超越傳統(tǒng)：新型氮化硼B(yǎng)N基導(dǎo)熱材料TIMs實現(xiàn)低壓縮模量與高導(dǎo)熱性的完美結(jié)合

導(dǎo)熱界面材料（TIMs）通過有效填補熱源與散熱器之間的微觀空隙，顯著提升了熱傳導(dǎo)效率。盡管當前基于石墨烯、碳纖維及金屬等導(dǎo)電性填料的TIMs在導(dǎo)熱領(lǐng)域取得了重要突破，但其絕緣性能的不足限制了更廣泛的應(yīng)用場景。傳統(tǒng)以Al?O?為導(dǎo)熱填料的絕緣TIMs，在應(yīng)對更高熱管理需求時顯得力不從心。在此背景下，六方氮化硼（BN）因其卓越的導(dǎo)熱性能與優(yōu)異的絕緣特性，成為了開發(fā)高效導(dǎo)熱界面材料TIMs的熱門選擇，被視為理想的導(dǎo)熱填料/導(dǎo)熱粉體/導(dǎo)熱劑材料。

然而，以往報道的六方氮化硼B(yǎng)N基復(fù)合材料常面臨面外導(dǎo)熱系數(shù)不高或壓縮模量偏大的問題，同時，其大規(guī)模生產(chǎn)亦面臨技術(shù)挑戰(zhàn)。為解決這些瓶頸，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所的江南研究員帶領(lǐng)功能碳素材料團隊，創(chuàng)新性地采用低分子量聚二甲基硅氧烷（PDMS）與大尺寸六方氮化硼（BN）導(dǎo)熱填料作為原材料。團隊利用先進的輥壓固化一體化技術(shù)，連續(xù)制備出了大尺寸、高粘附性的BN/PDMS復(fù)合薄膜。隨后，通過精細的疊加、冷壓及垂直切割工藝，成功開發(fā)出性能卓越的BN基TIMs，其面外導(dǎo)熱系數(shù)高達12.11 W m?1K?1，同時展現(xiàn)出低壓縮模量（55 kPa）及優(yōu)異的總有效熱阻（0.16 ℃ in2W?1, 50 Psi）。

性能測試結(jié)果顯示，該TIMs相較于市售同類產(chǎn)品，在散熱能力上展現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。具體而言，在40 W cm?2的加熱功率密度下，搭載該TIMs的陶瓷加熱元件穩(wěn)態(tài)溫度較商用TIMs降低了7℃。這一研究成果不僅為開發(fā)高性能絕緣TIMs積累了寶貴經(jīng)驗，也為電子設(shè)備的熱管理領(lǐng)域提供了強有力的技術(shù)支持，進一步推動了相關(guān)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程。該研究成果以“Highly Oriented BN-based TIMs with High Through-plane Thermal Conductivity and Low Compression Modulus”為題，發(fā)表在《Materials Horizons》。楊榮杰為論文第一作者，薛晨、虞錦洪共同擔任通訊作者。