來源：Advanced Functional Materials

鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202520631

01 背景介紹

隨著微納電子器件熱功率密度的迅速增長，尤其是柔性電子、航空航天等領域對設備在動態、振動環境下穩定運行的要求日益嚴苛，開發兼具高導熱與優異機械柔順性的熱界面材料（TIMs）已成為科學和工業界的研究熱點。然而，目前已報道的彈性熱界面材料的導熱效率遠未達到預期，核心矛盾在于復合材料的高導熱率（κ）與軟彈性難以兼顧。高κ依賴聲子在有序的剛性晶體（如石墨烯、氮化硼）中高效傳遞，需要建立完整的導熱通路。而軟彈性則源于聚合物長鏈分子無規纏繞形成的非晶態結構，弱鍵合和分子鏈的滑移能力賦予了材料軟彈性和可變形性。引入高導熱填料會導致高界面熱阻，且為形成有效導熱網絡常需高填充量，剛填料性網絡會限制聚合物分子鏈的運動，使材料硬化，損害彈性，甚至導致界面脫粘和填料網絡斷裂。

02 成果掠影

近期，天津大學封偉、秦盟盟團隊受自然界中蒲公英徑向結構啟發，設計并制備了一種負載液態金屬的石墨烯氣凝膠微球（LMGS），成功構建出兼具高導熱、超柔軟、抗泄漏和動態穩定性的仿生熱界面材料（HLMGS/E）。該材料以徑向排列的石墨烯氣凝膠為“骨架”封裝液態金屬微粒，這種仿生徑向結構可以實現熱量的快速與各向同性擴散。通過微流控冰模板法構建徑向導熱網絡，HLMGS/E 實現6.64 W/(m.K)的熱導率、11.1 W/(m.K)/vol% 的體積比熱導率及502.8 kPa 的超低壓縮模量，100 次 40% 應變循環后回彈率達94.7% ，且能抑制 LM 泄漏，3000 次熱沖擊后溫度波動 < 2.8℃；其性能顯著優于傳統隨機分散（RLMG/E）、氣凝膠基（LMGA/E）及商用 TIMs（如 Laird Tflex 700），為下一代柔性電子和航空航天系統的動態界面熱管理提供新方案。研究成果“Dandelion-Inspired Radial OrientedMicrospheres for Dynamic Interface Thermal Management”為題發表在《Advanced Functional Materials》。

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