随着电子领域（5G通信、新能源汽车、人工智能）电子设备集成度不断提升、功率密度持续增加，纵向热管理需求愈发迫切，热界面材料（TIM）面临新的挑战。EVA凭借其优异的耐热性和耐候性，在光伏领域已经取得了成熟的应用。然而，当直接用于制备TIM时，EVA表现出不足的柔性和粘附性。传统的丙烯酸热界面材料虽具备良好的适配性和易加工性，但在长期处于高温、高湿环境时，易出现聚合物基体老化、热导率衰减且各向异性调控困难，导致热管理效能降低等问题。针对这一难题，江苏科技大学赵正柏团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表最新研究，致力于开发新型热界面导热材料，以突破丙烯酸TIM性能瓶颈以及提升TIM的异方向导热稳定性。

  在这项研究中，研究人员通过C-C键将乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）与异丁烯-异戊二烯橡胶（IIR）接枝共聚合成了EVA@IIR共聚物。该共聚物克服了EVA柔韧性不足、IIR热稳定性差的缺陷，兼具优异的粘附性（800 N/mm）、拉伸性能（断裂伸长率350%）、自修复能力（热辅助修复断口）和可回收性（溶剂溶解后重铸性能稳定）。在结构上颠覆传统片状或纤维状填料，采用球形Al₂O₃设计单层分布结构，通过涂层技术匹配膜厚，70μmAl₂O₃（70wt%）填充时，垂直热导率较基体提升129.3%，显著优于非单层结构，且随颗粒尺寸增大正比提升。研究团队在EVA@IIR接枝共聚基础上又引入交联剂进行二次交联，设计的双交联网络基质以及填料单层结构，为垂直热导率热界面材料（TIM）性能的提升提供了新思路。

图1. (A) EVA@IIR共聚物的制备步骤图示；(B) EVA@IIR形成的化学反应过程。

图2. (A)GPC曲线，（B）拉曼光谱和（C）不同膜的DSC曲线 (蓝色（D）EVA/IIR物理共混物，（D1）EVA@IIR不含TAIC和（D2）EVA@IIR含TAIC样品的分子量分布。通过化学分析进行交联表征。不同材料状态下苯甲酸检测的气相色谱（GC）响应曲线：（E）EVA/IIR物理共混物，（E1）EVA@IIR（不含TAIC）和（E2）EVA@IIR（含TAIC）。(没有TAIC的EVA@IIR：没有TAIC固化过程的EVA@IIR膜，有TAIC的EVA@IIR：通过TAIC固化的EVA@IIR膜）。

图3. (A)拉伸强度和（B）EVA@IIR膜的断裂伸长率（绿色：具有TAIC的EVA@IIR膜，蓝色：不具有TAIC的EVA@IIR膜）；（C-C3）具有TAIC的EVA@IIR膜的拉伸照片。(D) EVA@IIR与TAIC膜在不同基材上的粘接效果。(E)用于粘合的薄膜的热活化温度。(F)分别测定了不同薄膜的剥离力。

图4. (A)TIM的导热胶膜设计图。（B）EVA@IIR、（B1）70wt%10μm Al₂O₃填充、（B2）70wt% 40μm Al₂O₃填充和（B3）70wt%70μm Al₂O₃填充的薄膜的性能分别为：（C，C1，C2）、（D，D1，D2）和（E，E1，E2）的表面和横截面形态分别对应于（B1）、（B2）和（B3）。（图4（C、D、E）中的比例尺=200 μm，图4（C1、D1、E1）中的比例尺=50 μm，图4（C2、D2、E2）中的比例尺=50 μm）；（F）为样品安装试验示意图。（G，G1）、（H，H1）、（I，I1）和（J，J1）的保留性能分别对应于（B）、（B1）、（B2）和（B3）。

图5. (A)研究了不同厚度（30，80和110 μm）的Al₂O₃；（A）30wt%、（A1）50wt%和（A2）70wt%填充的EVA@IIR薄膜在垂直（K_⊥）和水平（K_∥）方向的导热系数。(A3)不同厚度、不同尺寸Al₂O₃填料的胶膜示意图。(B)采用相同厚度（110 μm）的70wt% Al₂O₃填充的EVA@IIR薄膜在垂直（K_⊥）和水平（K_∥）方向的热导率。(B)采用相同厚度（110 μm）的70wt% Al₂O₃填充的EVA@IIR薄膜在垂直（K_⊥）和水平（K_∥）方向的热导率。(C)单层Al₂O₃填充导热胶膜的垂直热导率分布。(D)研究了不同Al₂O₃粒径的单层Al₂O₃填充导热胶膜的红外热像。(D1)采用单层Al₂O₃填充导热胶膜作为TIM，与石墨片散热器集成的芯片散热性能的实验评估。

图6. (A)研究了传统的丙烯酸酯基导热胶膜的耐低温性能和所开发的单层Al₂O₃填充导热胶膜的耐低温性能。(B)研究了所制备的单层Al₂O₃填充导热膜的自修复性能、（C）可回收性和（C1）经三次回收处理后的导热性。

  本研究通过分子设计与结构优化，成功开发出基于EVA@IIR共聚物的新型热界面材料，以单层Al₂O₃的结构实现垂直热导率129.3%的提升，解决了丙烯酸TIM各向异性调控难题，且集成自修复、可回收特性；克服了传统材料“损伤即报废”的缺陷；优异的低温抗性与热稳定性，摆脱了丙烯酸材料在极端环境下的性能衰减问题。该成果不仅为电子设备热管理提供了高性能替代材料，更开创了“热导-可靠-可持续”三位一体的TIM设计新思路；未来有望在5G基站、新能源汽车电池、航空航天等高端领域实现规模化应用，推动热界面材料从“单一功能”向“全能高效”的跨越式发展。

  原文链接：http://doi.org/10.1016/j.jcis.2025.138367