近年来,受益于国家政策的大力支持,我国的微电子封装和集成技术高速发展,促使电子电力设备愈加趋向多功能化和高功率化。一些智能高端电力产品的问世,也标志着内部热管理系统的进一步集成化。从市场需求来看,2024年我国消费电子市场规模可达19772亿元,其中,热管理市场的规模到2025年有望突破1140亿元。然而,如何解决由高密度集成造成的信号传输质量差和热量积聚问题仍是制约电子、电力以及新能源领域创新发展的关键壁垒。目前,困于聚合物材料介电常数和导热系数之间的固有权衡,如何建立双效调控低介电常数和高导热系数之间的普适机制仍鲜为人知。因此,进一步突破聚合物电介质材料的低介电(2.0)和高导热特性(10W/m∙K)面临着巨大挑战。
近日,北京科技大学查俊伟教授、西安交通大学高景晖教授、北方工业大学赵全亮教授团队提出了构建“多层3D多孔复合网络”和诱导界面处“类晶相自组装效应”的新思路,发展了一种“三明治”结构的低介电-高导热多孔聚酰亚胺复合薄膜。该方法成功地将低介电聚合物材料的导热系数突破了10 W/m∙K。该工作利用不同粒径的氟化钙(大粒径LCaF2,300~500 nm和小粒径sCaF2,40~60 nm,)作为导热填料,结合诱导致孔和热压工艺制备了三层多孔复合膜(PSLS,图1)。此外,基于 PSLS 薄膜组装了第一台集高效发声和实时显示功能于一体的数显热声发生器,为智能电子电力领域提供一种新概念材料。研究成果以“Coordination of Ultralow Permittivity and Higher Thermal Conductivity of Polyimide Induced by Unique Interfacial Self-Assembly Behavior”为题发表在Advanced Functional Materials期刊。
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