一种基于球形氧化铝-氮化硼制得的9.23W/(m·K)高导热柔性复合薄膜

当前商业化高导热界面材料（TIMs）普遍采用硅橡胶基体填充导热球形氧化铝（Al₂O₃）制备，虽兼具成本优势与综合性能，但高导热需求迫使填料负载量突破临界阈值，导致复合材料力学性能急剧衰减。为突破单一填料体系的技术瓶颈，亟需开发兼具高导热-高柔韧-高绝缘特性的聚合物复合材料体系。

吉林大学殷红/高伟团队近期通过传统热压法，创新构建氧化铝/氮化硼（Al₂O₃/BN）二元导热网络，成功制备出具有工业化量产可行性的超高热导率柔性复合材料。以不同粒径和形状的Al₂O₃和BN作为导热填料（片状h -BN粉末纯度为99%，密度约为2.25 g/cm³ ，平均粒径为10 μm；球形h -BN粉末纯度为99%，密度约为0.5 g/cm³，平均粒径分别为5、30、70 μm；球形氧化铝粉末平均粒径分别为2、5、10、30、70和120 μm），基于Dinger-Funk颗粒堆积理论构建多级配填料体系。实验表明：当球形Al₂O₃体积分数达65 vol%时，复合材料实现5.12 W/(m·K)的面内导热系数并达到最大堆积密度；进一步引入15 vol%二维取向调控的h-BN后，复合薄膜热导率显著提升至9.23 W/(m·K)，较纯硅橡胶提升近50倍。

该复合材料体系展现出优异的综合性能：体积电阻率保持10¹⁴ Ω·cm级电绝缘特性，断裂伸长率达120%的柔韧性，50%应变下应力松弛率低于8%的可压缩性，以及经历-40℃至120℃冷热循环冲击后导热性能衰减率＜3%的环境适应性。研究证实，通过填料级配优化与二维纳米片层取向调控的协同策略，可有效构筑三维连续导热通路。这项工作为开发基于BN基元的高性能TIMs提供了理论指导，所建立的"颗粒级配-界面调控-网络构筑"三位一体设计原则，为电子器件热管理材料的规模化应用开辟了新路径。相关成果以"Highly thermal conductivity flexible composite films based on alumina-boron nitride binary fillers"为题发表于《Ceramics International》（IF=5.532）。

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