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具有高導(dǎo)熱性和界面適應(yīng)性的可回收BN/環(huán)氧熱界面材料
信息來(lái)源:本站 | 發(fā)布日期: 2023-06-30 13:50:33 | 瀏覽量:385024
1 背景介紹隨著電子器件向小型化、集成化、大功率密化的方向發(fā)展,對(duì)高效散熱技術(shù)的需求日益迫切。熱界面材料(TIMs)通過(guò)連接熱源和散熱器,可以有效避免過(guò)熱和設(shè)備損壞。最新的TIM不僅要求高熱流密度以適應(yīng)輕量化趨勢(shì),而且要求可回收性以緩解電子垃圾帶來(lái)的環(huán)境壓力。然…
1 背景介紹 隨著電子器件向小型化、集成化、大功率密化的方向發(fā)展,對(duì)高效散熱技術(shù)的需求日益迫切。熱界面材料(TIMs)通過(guò)連接熱源和散熱器,可以有效避免過(guò)熱和設(shè)備損壞。最新的TIM不僅要求高熱流密度以適應(yīng)輕量化趨勢(shì),而且要求可回收性以緩解電子垃圾帶來(lái)的環(huán)境壓力。然而,制備既具有高散熱性能又具有可回收性的TIM仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
含有導(dǎo)熱填料的聚合物復(fù)合材料是高性能TIM的可行候選材料。其中氮化硼(BN)填料因其優(yōu)異的各向異性熱輸運(yùn)、介電性能、熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度而受到廣泛關(guān)注。先進(jìn)的BN/聚合物復(fù)合材料主要旨在通過(guò)相互接觸、連續(xù)相、規(guī)則取向或單向組裝來(lái)獲得更高的導(dǎo)熱性。然而,這些方法不僅涉及復(fù)雜的工藝,而且對(duì)粗糙表面的順應(yīng)性仍未得到解決。
迄今為止,人們已經(jīng)探索了多種策略,包括構(gòu)建夾層結(jié)構(gòu),降低模量,設(shè)計(jì)微/納米流體,以及使用熱塑性基質(zhì),以賦予TIM具有適應(yīng)性界面。由于熱塑性材料的彈性變形,在熱塑性復(fù)合材料中,通過(guò)葉片涂布、靜電紡絲、熱壓、拉伸等方法可以很容易地獲得填料的界面柔度和取向。然而,熱塑性塑料相對(duì)較低的力學(xué)性能和較高的熱應(yīng)力不利于其長(zhǎng)期使用。最近,熱固性樹脂具有低介電常數(shù)和優(yōu)異的熱性能和力學(xué)性能,被認(rèn)為是TIM的理想基材,但其不溶性和不溶性使其難以符合TIM的粗糙表面,難以回收利用。
2 成果掠影
近期,中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所的代金月老師針對(duì)開發(fā)高導(dǎo)熱以及具有可回收性的TIM取得新進(jìn)展。本研究采用熱壓誘導(dǎo)取向法制備了具有各向異性導(dǎo)熱性和可回收性的高性能BN/環(huán)氧復(fù)合材料,并且具有表面相容性的完全可回收的TIM。結(jié)果表明,僅通過(guò)簡(jiǎn)單的熱壓處理,填充的BN就可以很容易地在平面上取向,導(dǎo)熱系數(shù)為3.85 W/(mK),BN含量為40 wt %,比原始環(huán)氧樹脂高30倍,比熱壓處理前的復(fù)合材料高4.3倍。由于優(yōu)越的導(dǎo)熱性和機(jī)械順應(yīng)性,由所制備的復(fù)合材料制成的電子器件的核心溫度比商用硅酮材料低20℃。此外,得益于所合成的環(huán)氧玻璃體的多級(jí)降解機(jī)制,所制備的復(fù)合材料可以在溫和的條件下進(jìn)行高效的化學(xué)回收,BN回收率為96.2%,其他有機(jī)原料的回收率為73.6% ~ 82.4%。這項(xiàng)工作為我們?cè)O(shè)計(jì)可回收和高性能的TIMs提供了一種新的策略。研究成果以“A Full-component recyclable Epoxy/BN thermal interface material with anisotropy high thermal conductivity and interface adaptability ”為題發(fā)表于《Chemical Engineering Journal》。
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2024-10-15 09:49:51
常見的六方相氮化硼(hBN)因化學(xué)穩(wěn)定、導(dǎo)熱性能好以及表面無(wú)懸掛鍵原子級(jí)平整等特點(diǎn),被視為理想的寬帶隙二維介質(zhì)材料。菱方相氮化硼(rBN)可以保持h…
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2024-10-07 09:23:20
多數(shù)晶體內(nèi)原子、分子排列并非完美無(wú)暇,也因此會(huì)形成晶體缺陷,而科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)層狀二維材料存在的單原子缺陷,竟無(wú)需其他特殊條件就可在室溫下保留幾…
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2024-09-28 09:33:56
氮化硼是由氮原子和硼原子構(gòu)成的晶體,除了常見的六方氮化硼(白石墨)外,還有立方氮化硼(CBN)、菱方氮化硼(RBN)、纖鋅礦型氮化硼(WBN)等變體,…
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2024-09-20 15:44:30
氮化硼(Boron Nitride, BN)是一種重要的無(wú)機(jī)化合物,廣泛應(yīng)用于電子、新能源、航空航天等多個(gè)高科技領(lǐng)域。其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),如高熱導(dǎo)率、電絕…
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2024-09-14 08:27:33
莫爾超晶格已被證明是一個(gè)非常豐富的材料平臺(tái),通過(guò)改變扭轉(zhuǎn)角、摻雜或電場(chǎng)來(lái)設(shè)計(jì)電子帶,可以實(shí)現(xiàn)不同的物質(zhì)相。然而,現(xiàn)有的莫爾系統(tǒng)在各個(gè)方面都存在…
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2024-09-07 08:26:32
六方氮化硼(h-BN)納米材料,如氮化硼納米顆粒(BNNPs)、氮化硼納米管(BNNTs)、氮化硼納米纖維(BNNFs)、氮化硼納米片(BNNSs),被認(rèn)為是近年來(lái)最…