中科院等团队最新研究丨制得疏水改性氮化硼,仅30wt%填充导热突破2.3W/(m ·K)

2025-11-11
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微电子技术发展下,器件集成度提升,热管理与防潮问题成为制约性能和可靠运行的关键。中科院腐蚀科学与技术研究所、广州能源研究所等团队研发的疏水改性氮化硼填充的氮化硼/氟化聚硅氧烷(m-BN/f-PSi)复合薄膜,为解决这一难题带来新希望。

实验步骤:

研究团队先通过1,3,5 - 三甲基 - 1,3,5 - 三(3,3,3 - 三氟丙基)环三硅氧烷和1,3,5,7 - 四甲基环四硅氧烷开环共聚,合成氟化聚甲基氢硅氧烷(f-PMHS),精确控制反应条件以保证其性能。同时,利用Williamson反应合成生物基固化剂烯丙基功能化厚朴酚(烯丙基 - Magnolol),兼具良好固化性能与环保优势。

对氮化硼的改性是关键环节。团队让氮化硼与γ - 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH - 570)反应,得到带甲基丙烯酰氧基官能团的改性氮化硼(m-BN),使其具备新化学活性和界面特性。之后将m-BN与f-PMHS、烯丙基 - Magnolol混合,经固化工艺和热压,制成m-BN/f-PSi复合薄膜。

性能表现:

当m-BN填充量达30 wt%最佳负载水平时,平面内热导率达2.35 W/(m ·K),非平面热导率为0.70 W/(m ·K),能快速传导器件热量,提升稳定性和可靠性。其疏水性出色,水接触角136°,可有效防潮。热稳定性方面,起始降解温度升至343 °C(T d,5%),炭率63.0%,能在高温下保持结构和性能完整。

应用前景:

m-BN/f-PSi复合薄膜集高热导率、优异疏水性和足够热稳定性于一身,是微电子设备热管理的理想候选材料。在消费电子、航空航天、汽车电子等领域,它能解决热积累和防潮问题,提高器件性能和使用寿命。

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