在 5G 時(shí)代，微型、柔性電子設(shè)備由于功率密度的提高，面臨電磁干擾（EMI）和熱積累的挑戰(zhàn)。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響電子設(shè)備的可靠性和使用壽命，甚至威脅整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和人類健康。此外，現(xiàn)代高集成度電子設(shè)備的內(nèi)部空間極為有限。因此，開發(fā)具有電磁干擾屏蔽和散熱雙重功能的超薄柔性聚合物復(fù)合薄膜至關(guān)重要。然而，由于固體導(dǎo)電和導(dǎo)熱填料在聚合物基質(zhì)中難以實(shí)現(xiàn)完全接觸，為電子和聲子等電荷和熱載流子建立連續(xù)的傳導(dǎo)通道一直是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。由于固體填料取向不足或周圍絕緣基質(zhì)產(chǎn)生的“籠罩效應(yīng)”等因素，即使在高填充率下，復(fù)合材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性仍然難以令人滿意。此外，由于固體導(dǎo)電填料的剛性，復(fù)合材料的柔韌性很容易受到影響。這些剛性填料在聚合物基質(zhì)中形成的電子和聲子通路在惡劣條件下容易出現(xiàn)裂縫，從而可能導(dǎo)致電磁干擾屏蔽和散熱性能的下降。總體而言，市場(chǎng)對(duì)于具有良好柔韌性、超高穩(wěn)定電磁干擾屏蔽效能和高效散熱性能的新型聚合物復(fù)合材料的需求顯著增長(zhǎng)。因此，通過(guò)在聚合物基質(zhì)中仿生構(gòu)筑一種“固—液雙連續(xù)”導(dǎo)電導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，有望在提升復(fù)合材料電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率的同時(shí)，改善其柔韌性，并增強(qiáng)其電磁干擾屏蔽和散熱的穩(wěn)定性。這種結(jié)構(gòu)不僅能提供更高效的電子和聲子通道，還能在惡劣條件下保持材料的性能，滿足現(xiàn)代高集成度電子設(shè)備的嚴(yán)格要求。
具有固—液雙連續(xù)導(dǎo)電導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的芳綸纖維/聚乙烯醇納米復(fù)合材料的構(gòu)筑
AP/MBLM薄膜的電磁屏蔽穩(wěn)定性
AP/MBLM薄膜的熱導(dǎo)率和散熱性能
通過(guò)調(diào)控液態(tài)金屬的含量，AP/MBLM納米復(fù)合薄膜的面內(nèi)熱導(dǎo)率最高可達(dá)14.47 W/m·K，并展現(xiàn)出顯著的熱導(dǎo)率各向異性，這對(duì)于精密電子設(shè)備的高效熱管理具有重要意義。這種各向異性源于材料內(nèi)部的層狀異質(zhì)固-液雙連續(xù)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)。將該薄膜與LED燈芯集成后，展現(xiàn)出優(yōu)異的散熱能力，使燈芯中心溫度最大降低15.8℃，有效提高了設(shè)備的熱管理效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-51732-9
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