具有高阻尼特性的高導(dǎo)熱凝膠，柔性電子散熱新途徑

隨著5G、新能源汽車的發(fā)展，過熱和不可避免的振動已成為嚴重威脅芯片(如CPU和GPU)可靠性的兩個重要因素。為了消除復(fù)雜的振動干擾，迫切需要開發(fā)兼具高效散熱與減震的新一代的導(dǎo)熱界面材料（導(dǎo)熱凝膠、超軟導(dǎo)熱硅膠片等）。然而，材料的導(dǎo)熱和阻尼特性通常是相互關(guān)聯(lián)和耦合的。

受麥克斯韋理論和壁虎剛毛粘附機制的啟發(fā)，中國科學院深圳先進技術(shù)研究院孫蓉團隊和南昌大學杜國平團隊合作研究了一種聚二甲基硅氧烷(PDMS)基導(dǎo)熱凝膠，通過在PDMS網(wǎng)絡(luò)中引入懸掛鏈，集成了高熱導(dǎo)率和顯著的阻尼特性。該PDMS/Al導(dǎo)熱凝膠可獲得對分子弛豫時間的多尺度控制，從而對能量分級耗散進行多級調(diào)控。弛豫時間的擴寬和動態(tài)相互作用的協(xié)同效應(yīng)使復(fù)合導(dǎo)熱凝膠在寬頻率(0.01~100 Hz)和溫度范圍(–50~150 °C)范圍內(nèi)表現(xiàn)優(yōu)異的阻尼性能(tan δ > 0.3)。類似于壁虎的足掌微毛結(jié)構(gòu)，短的懸掛鏈結(jié)構(gòu)通過范德華相互作用可改善PDMS和Al填料之間的粗糙界面，而表現(xiàn)高熱導(dǎo)率(4.72±0.04 W/m·K)。

本研究證明了該導(dǎo)熱凝膠作為熱界面材料在芯片熱管理應(yīng)用中的散熱效率是目前商用TIMs（導(dǎo)熱界面材料）的2.1倍，同時也證實了在劇烈振動（10Hz振動頻率）下運行的芯片仍然表現(xiàn)出高效穩(wěn)定散熱能力。最后，本研究實現(xiàn)了該導(dǎo)熱凝膠在黏度和可加工性之間的平衡，完美展現(xiàn)了該PDMS/Al導(dǎo)熱凝膠的點膠工藝，在柔性可穿戴設(shè)備、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等領(lǐng)域有著巨大潛力應(yīng)用價值。

本篇文章的研究團隊認為該項工作為制備用于柔性電子產(chǎn)品的高導(dǎo)熱和高阻尼導(dǎo)熱凝膠開辟了一條新的途徑。該研究成果「High Thermal Conductivity and Remarkable Damping Composite Gels as Thermal Interface Materials for Heat Dissipation of Chip」發(fā)表于全球新銳綜合性研究期刊Chip，丁聲昌和范劍鋒為共同第一作者。

從上述介紹可知，該研究成果制備的導(dǎo)熱凝膠以Al為填料，電絕緣性能可能無法得到保證。那么，如何制備絕緣性能更好的高導(dǎo)熱凝膠呢？金戈新材推薦試用GD-S613A、GD-S653A等導(dǎo)熱粉體作為高導(dǎo)熱凝膠的填料，以下是導(dǎo)熱粉體在凝膠（單組份）配方中的應(yīng)用舉例（不代表最終應(yīng)用數(shù)據(jù)，供參考）。