二维COF薄膜研究新进展，超高厚度方向热导率！

热设计 2025-06-14

来源 | Nano Letters

链接 | https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c01036

01 背景介绍

随着电子设备向高性能化、小型化以及柔性化方向的不断演进，高效的热管理已成为保障设备可靠性与延长使用寿命的关键所在。传统聚合物材料由于其较低的热导率（约0.2 W/mK），难以满足现代电子器件日益增长的散热需求。相比之下，二维共价有机框架（COFs）材料凭借其独特的晶体结构和可调控的热传输性能，被广泛认为是解决这一问题的潜在途径。鉴于厚度方向上的热传导性能在散热过程中具有至关重要的作用，如何通过材料设计进一步提升材料在厚度方向上的热导率，已成为学术界与工业界共同关注的研究热点。

02 成果掠影

近日，中国科学技术大学马浩团队、南京航空航天大学李秀强团队、苏州大学刘珂君团队合作，提出了一种提高二维共价有机框架厚度方向热导率的新策略。一种高度结晶的边缘取向二维聚酰胺薄膜在310K时实现了1.16±0.05 W/mK的热导率。这个数值几乎是块状PA的三倍。声子色散计算将这种增强归因于强共价键合，增加了声子的寿命和群速度。团队的发现强调了将二维聚合物和层叠二维COF薄膜以边缘取向配置排列以提高厚度方向热导率的有效性，为它们在电子热管理应用中的集成提供了有前景的途径。研究成果以“High Through-Thickness Thermal Conductivity in an Edge-On Two-Dimensional Polyamide Thin Film”为题发表在《Nano Letters》期刊。

03 图文导读

图1.v2DPA的结构特征和形态。(a)从xy平面和xz平面观察v2DPA晶体结构，为双孔大小的矩形晶格，层间距离为4.8 Å。红色箭头表示[121]垂直方向即相对于Si衬底的穿过厚度方向，沿着v2DPA的骨架延伸。(b)沉积在SiO2/Si衬底上的v2DPA的光学显微照片。(c)描绘薄膜边缘的SEM图像。(d) AC-HRTEM图像显示了一个清晰的层流排列，插图描绘了选择区域电子衍射模式，证实了[121]的方向性和观察到的aa堆积。