来源 | Journal of Colloid And Interface Science

链接 | https://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138367

01

背景介绍

在电子器件散热领域，导热界面材料（TIM）是连接发热器件与散热器的 “关键桥梁”，其粘接性能和垂直导热能力直接影响散热效率。然而，传统 TIM 多采用丙烯酸胶作为基体，在恶劣环境下表现欠佳；Al₂O₃是一种广泛应用的球形填料，由于其各向同性的形态，在构建各向异性导热结构方面存在挑战。然而，其上级性价比使其在工业应用中保持着最普遍的导热填料的地位。因此，利用铝氧化物的TIM的发展仍然是一个重要的研究热点。建立一个简单有效的方法来制造各向异性导热膜将构成该领域的重大突破。

02

成果掠影

近日，江苏理工大学赵正柏团队，设计了一种单层Al₂O₃分布结构，通过C-C键合成了共聚物，该共聚物具有良好的自修复性、粘接性、耐热性和可回收性。采用涂布技术调节胶膜厚度，在聚合物基体内建立单层Al₂O₃分布结构，在单层分布结构下，Al₂O₃颗粒尺寸和垂直面（Z）热导率成比例增加，当70μm Al₂O₃负载量为70wt%时，薄膜的垂直导热系数比伊娃@IIR基板提高了129.3%，且在相同填充量下，其 Z 向导热性能优于非单层分布结构的胶膜。因此，这有利于实现发热体与散热器之间的有效传热。研究成果以“Preparation of a self-repairing, recyclable, and high-performance crosslinked polymer for the development of anisotropic thermally conductive adhesive films”为题发表在《Journal of Colloid And Interface Science 》期刊。

03

图文导读

图1。（A）制造EVA@IIR共聚物的步骤说明。（B）形成EVA@IIR的化学反应过程。

图2.（A）不同薄膜的GPC曲线，（B）拉曼光谱和（C）DSC曲线。（蓝色：EVA@IIR，带TAIC，红色：EVA@IIR，不带TAIC，黑色：（D）EVA/IIR物理共混物、（D1）不含TAIC的EVA@IIR和（D2）含TAIC的EVA@IIR样品的分子量分布，通过化学分析进行交联表征。不同材料状态下苯甲酸检测的气相色谱（GC）响应曲线：（E）EVA/IIR物理共混物，（E1）不含TAIC的EVA@IIR，和（E2）含TAIC的EVA@IIR。（不含TAIC的EVA@IIR：不含TAIC固化过程的EVA@IIR膜，含TAIC的EVA@IIR：由TAIC固化的EVA@IIR膜）。（为解释本图图例中所指的颜色，读者可以参考这篇文章的网络版本。）

图3.（A）EVA@IIR薄膜的拉伸强度和（B）断裂伸长率（绿色：含TAIC的EVA@IIR薄膜，蓝色：不含TAIC的EVA@IIR膜）（C-C3）具有TAIC膜的IIR@EVA的拉伸照片。（D）具有TAIC膜的EVA@IIR对不同基底的粘合效果。（E）用于粘合的膜的热活化温度。（F）不同薄膜的剥离力。（有关本图例中颜色的解释，请参阅本文的网页版本。）

图4.（A）TIM的导热胶膜设计图。（B）伊娃@IIR，（B1）70 wt% 10 μm Al₂O₃填充，（B2）70 wt% 40 μm Al₂O₃填充和（B3）70 wt% 70 μm Al₂O₃填充膜的性能。表面和横截面形貌（C，C1，C2），（D，D1，D2）和（E，E1，E2）分别对应于（B1），（B2）和（B3）。（图4（C、D、E）中比例尺= 200 μm，图4（D、E）中比例尺= 50 μm）（C1、D1、E1），图4中比例尺= 50 μm（C2、D2、E2））（F）保留测试示意图。（G、G1）、（H、H1）、（I、I1）和（J、J1）的保留性能分别对应于（B）、（B1）、（B2）和（B3）。

图5.（A）填充（A）30 wt%、（A1）50 wt%和（A2）70 wt% Al₂O₃的EVA@IIR薄膜在垂直（KII）和水平（KII）方向上的热导率，使用不同厚度（30，80和110 μm）。（A3）具有不同尺寸和不同厚度的Al₂O₃填料的粘合剂膜的示意图。（B）使用相同厚度（110 μm）的填充有70重量% Al₂O₃的EVA@IIR膜在垂直（KII）和水平（K）方向上的热导率。（B）使用相同厚度（110 μ m）的填充有70重量% Al₂O₃的EVA@IIR膜在垂直（KII）和水平（K）方向上的热导率。（C）单层Al₂O₃填充的导热胶膜的垂直导热系数分布。（D）具有不同Al₂O₃尺寸的单层Al₂O₃填充的导热胶膜的红外热图像。（D1）使用单层Al₂O₃填充的导热胶膜作为TIM的芯片散热性能的实验评估。与石墨片散热器集成。

图6.（A）常规导热丙烯酸基粘合膜和开发的单层Al₂O₃填充导热粘合膜的耐低温性。（B）研究了制备的单层Al₂O₃填充导热膜的自修复性能、（C）可回收性和（C1）三次回收处理后的导热率。