來源 | Applied Materials Today

01

背景介紹

由于固體材料的導熱系數與電氣系統的溫度變化成反比，這就要求導熱材料表現出與溫度相適應的熱傳輸能力，并集成到動態負載條件的電氣系統的熱管理中。管理電導體中的熱量是滿足能源可持續使用和電力可靠性需求的一個主要挑戰，尤其是在電力電子設備和能源關鍵型電機中更為重要。要實現這些不同的功能，如熱可靠性和電可靠性，就需要合理地設計導熱材料的結構。

02

成果掠影

近期，布法羅大學Shenqiang Ren研究團隊提出了分層導熱納米復合材料，由納米結構陶瓷共形涂層和混合排列的超高分子量聚乙烯纖維組成，可定制電導體的散熱。混合排列的熱界面具有非常理想的各向異性高導熱系數，可達0.98W/mK，介電強度為3.4。此外，電隔熱界面在動態負載條件下表現出高性能和可靠的電氣系統。在相同的電負載下，非均勻陶瓷-聚合物封裝導體的表面溫度比聚合物封裝導體低17.8℃。研究成果以“Hierarchical thermal-conductive polymer nanocomposites for thermal management”為題發表于《Applied Materials Today》。

03

圖文導讀

圖1 a. 由超高分子量聚乙烯（UHMWPE）和陶瓷涂層組成的導熱材料示意圖。(I)排列UHMWPE纖維。（II）陶瓷涂層UHMWPE纖維。（III）異質陶瓷UHMWPE薄膜。（IV）異質薄膜涂層銅線。(V)異質薄膜盆栽銅線。b.熱導率、密度和介電常數圖和典型的聚合物。

圖2 a.UHMWPE涂層銅導線與UHMWPE聚合物鏈方向夾角的銅導線示意圖。b.帶有UHMWPE涂層的銅線的光學圖像。c.UHMWPE涂層銅線的溫度衰減曲線與電流方向和UHMWPE鏈方向的溫度衰減關系。(d)不同輸入功率下UHMWPE涂層銅線的溫度圖。

圖3 a. 超薄氧化鋁涂層UHMWPE纖維的掃描電鏡及其相應的能量色散x射線光譜（EDS）。b.超薄氧化鋁涂層UHMWPE光纖的透射電鏡（TEM）圖像。c.二氧化硅涂層UHMWPE光纖的掃描電子顯微鏡及其相應的能量色散x射線光譜（EDS）。d.二氧化硅涂層UHMWPE光纖的透射電鏡（TEM）圖像。e.UHMWPE/二氧化硅異相薄膜。插圖顯示了涂覆在UHMWPE纖維上的二氧化硅納米顆粒組裝。f-g.UHMWPE、UHMWPE/氧化鋁和UHMWPE/二氧化硅的傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和熱重分析。

END

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