中國粉體網訊 傳統金屬散熱器因重量、柔韌性不足難以滿足現代電子設備的輕量化需求，而聚合物材料憑借輕質、耐腐蝕、易加工等優勢成為熱管理領域的新焦點。
然而，聚合物基體本身導熱系數極低（通常< 0.5 W/m·K），如何通過材料設計與技術創新實現高導熱與柔性、絕緣等性能的協同優化，成為近年研究的熱點。
液態金屬橋接技術
傳統填充型導熱復合材料依賴高比例導熱填料（如氮化硼、鋁粉）的隨機分散，但高填充量往往導致材料柔韌性下降。液態金屬（liquid metal，LM）因其柔韌性、不凡的導熱系數（20～30 W/m·K）和低熱阻而受到越來越多的關注。
龐云嵩團隊通過向聚二甲基硅氧烷/鋁體系中引入液態金屬，鎵基液態金屬以“液橋”的形式在球形鋁與球形鋁之間架起利于聲子傳熱的通道，從而降低界面熱阻，提高熱界面材料的導熱性能；同時，避免了高填料含量導致的柔順性下降問題。
類似地，李俊鴻在氮化硼（SBN）/PDMS體系中引入液態金屬，不僅導熱系數提高128%，斷裂伸長率更達199%，證明液態金屬可通過橋接作用在剛性填料間構建柔性導熱網絡，突破傳統“高導熱必犧牲柔性”的桎梏。
Al/LM/PDMS 熱界面材料的結構示意圖
高取向聚合物薄膜
在提升聚合物自身導熱性能方面，趙寧課題組通過剝離聚對苯撐苯并二噁唑（PBO）纖維獲得納米纖維分散液，結合溶膠-凝膠-薄膜轉變與熱退火工藝，制備出高度取向的PBO薄膜，其面內熱導率達36.7 W/m·K，比常規聚合物（< 0.5 W/m·K）提高兩個數量級，同時保持優異的電絕緣性與阻燃性。這種本征高導熱聚合物的開發，為高溫、復雜環境下的熱管理提供了新選擇。
PBO薄膜的制備過程
雜化填料設計
單一填料難以兼顧導熱網絡構建與界面熱阻控制，雜化填料的組合設計成為重要策略。
吳唯教授團隊通過原位還原法在氮化硼（BN）片層表面負載納米銅球，形成BN@Cu雜化填料。二維BN提供平面導熱路徑，而表面凸起的納米銅球增強填料-基體接觸，減少聲子散射，最終使聚合物導熱系數提升500%。另一項研究中，四川大學團隊設計了一個由二維六方氮化硼（h-BN）和Si3N4組成的多組分混合填料網絡，解決了在聚四氟乙烯（PTFE）復合材料中實現高導熱性、低介電損耗和強粘附性的挑戰。這些多尺度結構設計，實現了導熱路徑的立體化與高效化。
PTFE樣品制備過程的示意圖
核心應用場景
1.電子封裝
導熱粉體通過填充硅橡膠、環氧樹脂等聚合物基體，廣泛應用于CPU/GPU散熱片、5G基站天線罩、柔性電路板基材等領域。
2.LED封裝
導熱聚合物復合材料是解決芯片散熱的關鍵材料，它可以把發光產生的熱量及時導出，有效地降低溫升，達到了提高發光效率、延長使用壽命的目的。
3.航空航天
目前，在聚合物基體中添加高導熱的氧化鋁和氮化硼等粉末，制備出的導熱絕緣聚合物基復合材料已經大量地應用在航天航空的各種封裝和連接材料上。
未來，通過跨學科協作與產業化探索，導熱聚合物材料有望在更多高科技領域開辟更廣闊的應用版圖。
參考來源：
1.中國科學院化學研究所，華東理工大學新聞網，Composites Science and Technology以及網絡公開信息
2.龐云嵩等. 具有高柔順性液態金屬橋接鋁粉基熱界面材料. 寧波工程學院學報
3.李俊鴻. 基于聚合物基液態金屬熱界面材料的制備和性能研究. 深圳大學
4.虞錦洪. 高導熱聚合物基復合材料的制備與性能研究. 上海交通大學
（中國粉體網編輯整理/輕言）
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