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热管理复合材料搞定导热 + 储热,芯片热管理更高效

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来源:International Journal of Thermal Sciences

链接:https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2025.110458


01 背景介绍

现代电子器件功率密度持续攀升,需同时满足快速散热与瞬态热缓冲。传统材料局限:导热填料导热性好但无储热能力,且与聚合物基体界面热阻高。相变材料储热能力强但导热系数低(通常 < 0.5 W/mK),易泄漏。现有复合体系物理共混导热填料与 PCMs 时,存在 “导热提升则储热下降” 的经典权衡,且填料分散性差、界面兼容性弱。

02 成果掠影

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近日,华南理工大学凌子夜团队通过静电组装石蜡@SiO₂相变纳米胶囊(PCNCs)和聚(4-苯乙烯磺酸钠)改性氮化硼纳米片当掺入到硅橡胶(SR)中时,这种混合填料用氢键键合的PCNCs-基质界面取代高电阻BNNS-基质界面,将界面热阻降低87%,并确保BNNSs的完全嵌入。通过FT-IR去卷积验证,这种独特的结构能够协同增强热导率(在60重量%负载下为1.28 W/mK,物理共混物的1.88倍),同时保持高潜热(54.5 J/g)。有限元模拟证实了界面置换的关键作用。在连续(15 W)和脉冲(50 W)加热下的实验测试证明了上级热管理,与物理混合物相比,芯片温度分别降低了24.8 ℃和6.3 ℃。这项工作解决了热传输和能量存储之间的经典权衡,为大功率电子设备的热管理提供了新的范例。研究成果“Electrostatic assembled paraffin@silica nanocapsules/BN nanosheets hybrid filler for dual-function thermal management composite with hydrogen bond bridged interfaces”为题发表在《International Journal of Thermal Sciences》。


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