来源 | New Carbon Materials

链接 | https://doi.org/10.1016/S1872-5805(25)60964-4

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背景介绍

信息时代的快速发展导致了电力消耗的增加，从而产生了更多的热量。这就需要更高效的散热管理系统，而最直接的方法是开发更优质的导热界面材料（TIMs）。中间相炭微球（MCMBs）在这方面具有几个理想的特性，包括高导热性和优异的热稳定性。尽管它们的导热系数在所有碳材料中可能并不突出，但它们的易于生产和低成本使它们成为开发新一代碳基TIMs的理想填充材料。

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成果掠影

近日，华东理工大学乔文明、孙智鹏团队报告了一种通过在聚酰亚胺（PI）框架中掺入MCMBs来制造高性能TIMs的方法。团队制备了一种高度石墨化的PI/MCMB（PM）泡沫和通过定向冷却和高温热退火得到的具有高导热系数的各向异性聚二甲基硅氧烷/PM（PDMS/PM）复合材料。所得材料具有高垂直方向导热系数，为15.926 W/mK，是传统导热硅胶垫的4.83倍，是纯PDMS的88.5倍。复合材料还具有优异的机械性能和热稳定性，满足现代电子产品对集成化、多功能化和小型化的需求。研究成果以“Novel thermal interface materials based on mesocarbon microbeads with a high through-plane thermal conductivity”为题发表在《New Carbon Materials》期刊。

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图文导读

图1.PDMS/PM复合材料制备过程的示意图。 

图2.(a, b) PAA15/MCMB15、(c, d) PI15/MCMB15、(e, f, g) P15M15、(h, i) MCMBs、(j) PDMS/P15M15和(k, l) PDMS/dP15M15的SEM图像。

图3.(a) PAA15/MCMB15、(b) PI15/MCMB15、(c) P15M15、(d) PDMS/P15M15和(e) MCMBs的拉曼映射图像。(f) P15M15和各种原材料的X射线衍射(XRD)图谱。(g) PAA15/MCMB15、PI15/MCMB15和P15M15的XRD图谱。(h) 不同温度梯度下的P15M15泡沫和PDMS/P15M15复合材料的数码照片。

图4.(a) PDMS/PxM15和(d) PDMS/P15My复合材料的热导率。(b) 取向和非取向PDMS/PxM15和(e) PDMS/P15My复合材料的填料负载量。(c) PDMS/PxM15和(f) PDMS/P15My复合材料的热导率增强因子(η)。

图5.(a) 在氮气气氛下，PDMS/PM复合材料及其原材料的热重(TG)和(d)微分热重(DTG)曲线。(b) 在空气气氛下，PDMS/PxM15复合材料和PDMS的热重(TG)和(e)微分热重(DTG)曲线。(c) 在氮气气氛下，高温热退火不同阶段的PAA/MCMB泡沫的热重(TG)和(f)微分热重(DTG)曲线。

图6.(a) 在加热过程中，PDMS/P12.5M15、PDMS/P15M15、PDMS/dP15M15复合材料和纯PDMS的红外热成像图。(b) PDMS/P12.5M15复合材料在加热和冷却循环期间的垂直于平面热导率。(c) PDMS/PM复合材料的压缩应力-应变曲线。(d)PDMS/P12.5M15-T和PDMS/P12.5M15-C复合材料的压缩应力-应变曲线。(e) PDMS/P12.5M15-C复合材料的微观结构扫描电子显微镜(SEM)图像。(f) PDMS/P12.5M15-T复合材料的微观结构SEM图像。(g) PDMS/P12.5M15与其他已报道的聚合物/石墨烯复合材料的热导率(TP K)对比。