核殼導(dǎo)熱填料突破高導(dǎo)熱率與電導(dǎo)率并存難題

隨著現(xiàn)代電子設(shè)備的飛速發(fā)展，對熱管理材料的需求日益迫切，這些材料需具備可控的電性能，以適應(yīng)導(dǎo)電、介電及絕緣等多種應(yīng)用場景。然而，傳統(tǒng)高導(dǎo)熱材料往往伴隨著高電導(dǎo)率，而高導(dǎo)熱且電絕緣的材料數(shù)量極為有限。為打破高導(dǎo)熱率與電導(dǎo)率之間的固有矛盾，北京大學(xué)郭海長博士、劉磊研究員等科研團(tuán)隊(duì)在《ACS Nano》期刊上發(fā)表了一項(xiàng)創(chuàng)新研究。

該研究提出了一種基于Pechini法的簡便制備工藝，用于合成多種核（金屬）/殼（金屬氧化物）結(jié)構(gòu)的工程填料，如銀微球表面涂覆氧化鋁或氧化鈹?shù)?。與以往主要關(guān)注小尺寸球體且涂層材料受限的原位生長方法不同，該工藝結(jié)合了超快焦耳加熱處理，展現(xiàn)出對大尺寸核殼填料的更高靈活性和穩(wěn)定性。

通過漿料混合，將所制備的核殼填料填充到環(huán)氧樹脂基體中，制成的復(fù)合材料展現(xiàn)出各向同性高熱導(dǎo)率（約3.8 Wm^-1K^-1），同時(shí)保持了高電阻率（約10¹² Ωcm）及優(yōu)異的流動性。這一性能表現(xiàn)超越了現(xiàn)有的商用導(dǎo)熱封裝材料，為散熱性能的提升開辟了新途徑。這些核殼填料的成功開發(fā)，不僅賦予了導(dǎo)熱復(fù)合材料可控的電性能，還為新興的電子封裝應(yīng)用，如電路板及電池?zé)峁芾淼?，提供了更為靈活和高效的解決方案。研究成果以“Core-Shell Engineered Fillers Overcome the Electrical-Thermal Conductance Trade-Off”為題發(fā)表在《ACS Nano》期刊。原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c09346

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