【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系講席教授汪宏團(tuán)隊(duì)在高導(dǎo)熱柔性微波介電材料研究方面取得突破。相關(guān)成果以“Robust Flexible Microwave Dielectric Film with High Thermal Conductivity and Ultralow Loss”為題，發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Advanced Functional Materials。
 

　　隨著5G/6G通信、柔性可穿戴設(shè)備及軟體機(jī)器人等領(lǐng)域發(fā)展，高性能介電材料在散熱、頻率穩(wěn)定性及封裝可靠性方面的關(guān)鍵作用日益凸顯。傳統(tǒng)聚合物基介電材料通常通過引入大量無(wú)機(jī)填料來(lái)提升熱導(dǎo)率。然而，這種策略往往引發(fā)材料脆化、模量升高及介電損耗加劇等問題，導(dǎo)致高熱導(dǎo)率、低損耗與機(jī)械柔性難以協(xié)同實(shí)現(xiàn)。
 

圖1.仿生軟-硬嵌段結(jié)構(gòu)介電薄膜材料
 

　　針對(duì)該問題，研究團(tuán)隊(duì)提出仿生軟-硬嵌段結(jié)構(gòu)策略，結(jié)合雙軸輥壓技術(shù)，構(gòu)建了高度取向的六方氮化硼片層網(wǎng)絡(luò)。該工作深入解析了氮化硼片層取向、界面氫鍵與填料-基體空間分布對(duì)導(dǎo)熱與介電行為的協(xié)同調(diào)控機(jī)制，揭示了多因素協(xié)同作用下的“結(jié)構(gòu)-性能”內(nèi)在關(guān)聯(lián)?；谠摬呗灾苽涞娜嵝越殡姳∧ぃ诘鹛畛淞扛哌_(dá)75 wt%時(shí)，仍具備優(yōu)異表現(xiàn)：(1)面內(nèi)熱導(dǎo)率達(dá)18 W·m-1·K-1，顯著高于常規(guī)柔性電介質(zhì)材料；(2)在10 GHz條件下，介電損耗僅0.008，滿足微波器件超低損耗要求；(3)彈性模量為90 MPa，實(shí)現(xiàn)高填充與高柔性兼容；(4)經(jīng)1000次彎折后，未出現(xiàn)性能衰減，并具備加熱自恢復(fù)的能力。
 

圖2.介電薄膜材料的性能測(cè)試
 

　　在應(yīng)用驗(yàn)證方面，研究團(tuán)隊(duì)通過熱管理測(cè)試，展現(xiàn)了該材料在柔性電路、可穿戴設(shè)備及高頻封裝中的高效散熱性能與優(yōu)異貼合性。該仿生結(jié)構(gòu)薄膜在高熱導(dǎo)、低損耗與柔性三者之間實(shí)現(xiàn)了良好平衡，為解決柔性電子設(shè)備在散熱、信號(hào)傳輸穩(wěn)定性及柔性封裝等方面技術(shù)瓶頸，提供了關(guān)鍵的材料解決方案與設(shè)計(jì)思路。
 

圖3.高導(dǎo)熱介電薄膜材料在柔性電子中的應(yīng)用
 

　　南方科技大學(xué)材料科學(xué)與工程系博士生魯亞妮為論文第一作者，國(guó)家卓越工程師學(xué)院碩士生遲江波為論文共同第一作者，汪宏為論文通訊作者。南方科技大學(xué)為論文第一單位。該研究獲得了國(guó)家自然科學(xué)基金及廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目的資助。