江苏科大赵正柏、李为立课题组《Chem. Mater.》：一种具有高导热、高柔韧和高粘接性的石墨烯/聚烯烃弹性体薄膜用于芯片散热

2023-03-23 来源：高分子科技

随着微电子技术的飞速提升，芯片朝着微小化、高集成度、高运算速度方向发展，由于体积较小的芯片会产生大量的热，导致芯片操作稳定性和使用寿命的降低。散热已成为微电子行业发展的核心问题。

图1 GNP/POE薄膜的制备路线

近日，江苏科技大学材料科学与工程学院赵正柏博士、李为立教授课题组制备了一种具有高导热性、高柔韧性和高粘接性的石墨烯/聚烯烃（GNP/POE）弹性体薄膜用于芯片散热。本研究使用简捷环保的方法制备了GNP/POE薄膜，有效构建了热传导路径。在0.62wt%的极低填料负载下，所制备的GNP/POE膜的热导率可达到1.07 W·m^-1·K^-1。通过有限元分析模拟了热传导网络对热导率增强的影响，热红外图像进一步验证了GNP/POE膜优越的热传导效果。此外，在芯片运行完成后，所制备的GNP/POE膜可以从芯片上无残留地剥离，这对实际生产具有重要意义。该工作以“Graphene/Polyolefin Elastomer Films as Thermal Interface Materials with High Thermal Conductivity, Flexibility, and Good Adhesion”为题发表在《Chemistry of Materials》上。文章的通讯作者为江苏科技大学赵正柏博士。

图2 GNP/POE和POE薄膜稳态热传导的有限元分析

图3 TIM在芯片冷却中的应用示意图及GNP/POE薄膜作为TIM的散热模型

该工作是团队近期关于热界面材料的最新进展之一。导热填料的加入往往会破坏聚合物的力学性能，如何降低界面热阻、有效构建热传导路径，是提高聚合物导热性能的关键。为此团队近两年来系统研究了传热机理，在低填料负载下，制备了一系列导热性能优异的聚合物。通过水解缩合制备了SiO/MWCT核壳杂化物，详细讨论了导热稀疏的增强机理，并用EMA模型评估聚合物基体和填料之间的界面热阻（Polymer 2022 ,262,125430）。此外，还制备了SiO/GNP环氧树脂复合材料，同过填料与聚合物基体之间官能团之间的作用，及SiO壳在填料表面的完全封装，降低填料与聚合物基质间的界面热阻（Ceram.Int. 2023.49(2).2871-2880）。

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c03730

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（责任编辑：xu）

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