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西安交大科研人员研发出一种高性能热管理复合材料

发布时间: 2022-2-23

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随着电子器件不断向小型化、集成化和多功能化的方向发展,其功率密度不断增加,单位体积的发热量越来越大,电子元器件工作时产生的热量,是影响电子元器件性能和使用寿命的关键因素,散热问题已经成为制约微电子器件和系统发展和应用的瓶颈。尤其是随着5G和自动驾驶技术的快速布局,对热管理材料又提出了新的挑战。用于5G基站和自动驾驶雷达上的基板材料要求同时具有高的热导率,低的介电常数和介电损耗。传统通过向聚合物基体添加随机分散的导热填料的方法不仅不能有效增加热导率,还会极大增加复合材料的介电常数和介电损耗。

针对上述问题,西安交通大学微电子学院汪宏教授课题组采用碳酸氢铵作为牺牲材料,提出了一种简便且通用的方法来构造三维氮化硼泡沫(3D-BN),再通过环氧树脂填充3D-BN获得复合材料。该复合材料不仅采用的方法简单,且可以大大提高复合材料的热导率。所制备的复合材料的纵向热导率最高可达6.11 W m-1K-1。作者通过有限元方法进行了进一步分析表明,高导热率归因于3D-BN泡沫,其中BN泡沫仅由片状氮化硼组成,氮化硼与氮化硼在压力下紧密连接,其在复合材料中能够提供声子传输的快速通道。该复合材料同时具有优异的绝缘性能,低的介电常数和介电损耗。

该研究工作以“3D boron nitride foam filled epoxy composites with significantly enhanced thermal conductivity by a facial and scalable approach”为题发表在国际化学工程领域顶级期刊Chemical Engineering Journal(实时影响因子10.83),该工作第一作者为西安交大微电子学院博士生徐信未,通讯作者为汪宏教授。西安交通大学为第一单位,南方科技大学与美国宾州州立大学为本文合作单位。该工作得到深圳市科技计划(孔雀团队和基础研究计划)、深圳市工程实验室项目的支持。

论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S138589472031439X?via%3Dihub


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