来源 | Surfaces and Interfaces

链接 | https://doi.org/10.1016/j.surfin.2025.106665

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背景介绍

随着电子器件中集成电路元件密度的快速增加，能耗和热量生成问题日益严重，热积累会导致更高的故障率，影响电子元件寿命。热源与散热器之间的微小间隙通常充满低导热率的空气（0.026W/mK），因此需使用热界面材料（TIMs）填充这些间隙以构建导热路径。液态金属（LMs），尤其是镓基液态金属（如E-GalnSn），因其高导热率（~30W/mK）、低熔点（-19°C）和高流动性，成为热管理领域的理想材料。然而，镓基液态金属在室温下对铝（AI）等金属具有严重腐蚀性，限制了其应用。研究表明，镓沿铝晶界渗透，形成复杂的金属间化合物，导致晶界弱化和金属脆化，同时破坏铝表面的氧化层，引发与水的剧烈反应。为解决铝腐蚀问题，传统方法包括在金属表面涂覆硬质涂层（如类金刚石碳涂层、钨涂层或金属氧化物），或通过阳极氧化形成氧化铝（AAO）膜以隔离液态金属与基材。然而，这些涂层工艺复杂，难以满足实际需求。从材料结构设计角度出发开发抗铝腐蚀液态金属复合材料一直是产业界和学术界的难题。

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成果掠影

近日，苏州泰吉诺新材料科技有限公司研发团队韩兵等人，联合天津理工大学赵云峰、陈艳丽团队，通过软封装策略制备镓基液态金属复合导热膏，以实现高导热和从材料自身特性角度实现抗铝腐蚀的效果。封装形成的聚合物网络包裹了E-GaInSn微粒，这一点通过微观形态和元素分析得到了证实。由于被PDMS层包裹，E-GaInSn将被隔离并防止与铝接触，从而表现出对铝的耐腐蚀特性，避免了铝的脆化。此外，LM-PDMS复合膏体实现了高热导率（11.36 W/mK）、优异的防漏性能和热稳定性。这项研究为开发高性能、耐腐蚀的热界面材料提供了一种有前途的方法，简化了加工过程并提高了可靠性。研究成果以“Softly Encapsulated Liquid Metal Grease as High-Performance Thermal Interface Material with Corrosion Resistance to Aluminium”为题发表在《Surfaces and Interfaces》期刊。

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图文导读

图1.复合导热膏的结构表征、围观软封装形貌图。 

图2.高温125°C下：(a)滴上GalnSn的纯铝板经过120min状态；（b）涂抹LM-PDMS的纯铝板经过28天状态；（c-f）电化学加速铝腐蚀研究结果。

图3.CPU温降实验装置及数据图。