來源 | Composites Science and Technology 

01

背景介紹

從電子封裝中的導熱材料到智能控制設備中的傳感器，功能性聚合物復合材料有著廣泛的應用。優異的導熱性能通常需要較高的填充量(>50%)，這會使復合凝膠的拉伸性和順應性惡化。良好的柔韌性使復合凝膠能夠更好地貼合非均質組分的不規則表面，從而降低熱阻。然而，更好的柔韌性往往意味著聚合物內部的分子鏈具有更強的流動性，當受到外力作用時，它們更容易發生永久性變形，不可避免地導致析出、分層、開裂和空隙形成。例如，針對可拉伸和柔軟材料，提出了降低纏結密度和引入懸垂鏈等策略，但以犧牲彈性為代價。因此，將優異的拉伸性能和回彈性能整合到軟導熱復合凝膠中，對于保證復合凝膠的性能和可靠性至關重要，也是一項具有挑戰性的任務。

02

成果掠影

近期，中國科學院深圳先進技術研究院任琳琳副研究員開發了一種具有優異的彈性、韌性和可拉伸性的導熱界面材料。該團隊制備了柔軟(0.13 MPa)，可拉伸(172%)和彈性(>70%)的復合凝膠，并具有超高填充量。這些理想性能的獨特組合主要是通過控制聚合物網絡中彈性組分(即交聯)和粘性組分(即自由大分子)的比例和延遲填料網絡的結構來實現的。復合凝膠的高拉伸性主要是由松散纏結和剛聯的協同作用決定的，其中松散纏結將施加的力轉移到較大的區域，而剛聯則阻止纏結的解纏。高彈性狀態下的填充網絡決定了其回彈性，既調和了聚合物網絡的能量耗散，又拓寬了變形范圍，實現了高回彈性。此外，鋁填料的超高負載(90 wt%)使復合凝膠具有高導熱系數(4.04 W/mk)。在熱沖擊測試中，復合凝膠在器件通常工作溫度范圍內表現出優異的熱沖擊穩定性。在循環加熱/冷卻測試中，該復合凝膠也表現出比市售熱界面材料(TIM)更穩定的散熱，該研究結果為設計適合于TIMs的復合凝膠奠定了基礎。相關研究成果以“Toward soft, stretchable and resilient high filled composite gels for potential application as thermal interface materials ”為題發表于《Composites Science and Technology 》。

03

圖文導讀

圖1. 柔軟，可拉伸和彈性高填充復合凝膠的設計原理。

圖2. 通過優化共價交聯和自由大分子的組合制備高拉伸PDMS基復合凝膠的性能。

圖3. 復合凝膠的回彈性。

圖4. 復合凝膠在初始狀態和經過加載卸載循環后的導熱性能和導熱系數。

END

★ 平臺聲明

部分素材源自網絡，版權歸原作者所有。分享目的僅為行業信息傳遞與交流，不代表本公眾號立場和證實其真實性與否。如有不適，請聯系我們及時處理。歡迎參與投稿分享！