相变材料与磁场诱导填料取向相结合的低热阻自适应热界面材料，热导率高达 24.24 W/m·K

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随着人工智能系统的广泛应用和海量数据计算的兴起，各种需要更高时钟频率、更快数据传输速度和更高频率处理器的场景应运而生。如此高效的应用场景也对其配套的导热界面材料TIMs的导热性能提出了更高的要求。

与散热器、热管和均热板等其他导热材料相比，TIM更注重垂直于配合面的平面方向的导热。通常，聚合物导热复合材料通常通过引入高导热填料来提高其导热系数。目前的研究主要集中在通过结合金属、陶瓷和碳基材料来增强TIM的导热系数。

与金属和陶瓷相比，碳基填料由于其质量密度低、导热系数高、强度高和热膨胀系数低等优点，应用范围更广。同时，高填料含量意味着一维填料难以克服点阻效应，通过垂直取向形成有效的平面间导热路径。此外，TIM的柔韧性是降低TIM与电子设备或散热器界面热阻的另一个关键因素。

然而，平衡填料用量和柔韧性是TIM设计中的一大挑战。预先控制填料的取向或三维互连结构可能是改善复合材料TIM内特定方向热传递的有效方法。在取向过程中，由于聚乙二醇 (PEG) 作为基质具有水溶性，水的加入降低了基质对填料的阻力，从而实现更好的纵向取向；在固化过程中，由于水分的蒸发，填料在复合材料中的比例不会降低。因此，在相对较低的填料用量下，复合材料的导热系数可以得到提高。

主要难点在于克服界面热阻，这种热阻源于微观尺度上热源与散热器之间接触不够紧密。为了降低电子设备与散热器界面处的界面热阻，引入了相变材料 (PCM)，由于相变材料具有潜热，可在特定温度下发生相变。

在工作过程中，随着温度升高，PCM 会自适应地贴合界面，从而降低接触热阻，促进电子设备与散热器之间的热传递。此外，PCM 可以根据外界条件适当地吸收或释放热量，以减轻热应力。PEG 因其优异的热稳定性、无毒、低过冷度、适中的体积膨胀系数在 PCM 领域引起了广泛关注。

杭州电子科技大学团队研究表明，相对低含量 (16 wt%) 的中间相沥青基碳纤维 (MPCF) 在最小磁场 (∼0.7 T) 下在聚乙二醇 (PEG) 中垂直排列，得到垂直排列的 CFs/PEG (VACFs/PEG) 复合材料，其热导率高达 24.24 W/m·K。这种复合材料使 30 W LED 的温度降低了 8.1°C。此外，PEG基体在升温条件下表现出良好的界面适应性，使热阻降至1.12 cm² K /W。VACFs/PEG复合材料的熔化潜热为118.03 J/g，表现出优异的短期储热性能，在复杂的热管理系统中具有良好的应用潜力。