一种具有取向的氮化硼/超高分子量聚乙烯（BN/UHMWPE）导热复合材料（TIM）

5G技术的嵌入导致智能设备的功率密度爆炸式增长，过多的热量积累会降低芯片/热源的工作效率，甚至加速老化。通过导热界面材料(TIMs)进行热管理是改善散热的有效措施。然而散热器水平放置在电子产品芯片/热源顶部，通常要求芯片/热源与散热器之间的 TIM 材料具有较大的轴向热导率，才能提供较高的导热效率。因此，制备取向性的高导热材料非常有必要。

六方氮化硼 (h-BN) 具有较高的面内热导率 (∼400 W/m∙K)，通过引导 h-BN 填料在轴向上取向来实现结构化热传导路径，是制造垂直排列的 h-BN 高效导热 TIM 材料的优秀原料。然而，现有含有BN取向性导热材料中，仍存在芯片过热的极端情况下，TIM材料因为熔体流动而对电子元件造成不可逆的损坏。因此，部分科研单位采用了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)作为基体。与普通热塑性材料相比，超高分子量聚乙烯(UHMWPE)由于分子量和缠结大，不存在粘性流动。

以下是华南理工大学机械与汽车工程学院高分子材料先进制造技术与装备研究所冯彦洪教授在制备具有取向性的导热材料取得新进展。研究采用偏心转子固体挤出机，在低于UHMWPE基体熔化温度（125℃）下，建立定向偏析三维导热网络，制备了BN/UHMWPE取向高导热复合材料。制备的复合材料具有高取向性(取向因子0.826)、高导热性(6.25 W/mK)、优异的电绝缘性和热稳定性，以及在29.2 vol% BN负载下的优异成本效益，有望在电子封装中应用。此外，团队还提出了蜂窝导热模型，可以精确计算取向偏析复合材料的理论导热系数。本研究通过粉末固态挤压构建定向三维导热网络，为制备高导热聚合物基热界面材料(TIMs)提供了一种具有前瞻性和可靠性的策略。研究成果以“Efficient preparation of BN/UHMWPE composites with oriented thermal conductivity by powder solid-state extrusion ”为题发表于《Composites Part A》。详情可点击原文 | https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2023.107598