美国科学院院刊报道金属-高分子复合电子材料领域取得重要进展

日前，东南大学化学化工学院张久洋教授课题组在金属-高分子复合电子材料领域取得重要进展。课题组从教科书中的三元金属相图出发，获得了具有持续相变能力、可调控、流动性的金属-高分子硅脂，成功实现了对现代消费电子的优秀热控制。该研究成果发表在国际顶级刊物《美国科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, PNAS）上，相关成果技术已申请专利。

图1.相变三元金属导热高分子硅脂对LED与电脑CPU（Intel Core i7-11700）的散热效果。

随着电子设备的微型化与集成化，电子元器件的散热与热控制是当前电子领域重要课题。相变材料(PCM)是一种广泛应用于电子产品的热控制材料。由于微电子元件集成度越来越高，电子设备中有限的空间对PCM相变潜热的充分使用提出了更高的要求。这项工作成功地实现了从三元金属相图中获得更有效的金属相变材料的通用策略。三元金属(TM)表现出高导热率 (20.3 W m-1 K-1) 和显著的有效潜热 (115 J/cm3)。更重要的是，TM表现出连续相变特点和对相变潜热的充分利用，可对电子产品实现长时间的有效温度控制。此外，通过三元相图进行理论预测与计算，可调整TM的熔化范围、潜热和流动性（粘度），以适应不同的电子设备使用条件。因此，高性能的聚合物硅脂可以通过TM和聚合物的简单剪切混合进行方便地制造。这种TM高分子散热硅脂继承了TM的优点，成功实现了对常见电子元器件的优秀热控制（图1, LED与CPU）。 

金属-高分子复合电子材料是张久洋教授课题组的重要研究方向，主要探索金属-高分子复合材料在柔性电子、电子器件以及电子化工基础材料中的科学理论与应用前景。前期相关成果还发表于Matter 2021, 4, 3001 – 3014; Adv. Mater. 2021, 202104634; Mater. Horiz. 2021, 8， 3315 – 3323; Adv. Funct. Mater. 2019, 201808989; Mater. Horiz. 2020, 7, 2141-2149 等国际著名期刊。该工作得到了国家自然科学基金（52173249, 21774020）资助，论文第一作者为硕士生王花与博士生彭燕；张久洋教授是论文的唯一通讯作者。 （来源：东南大学）