中国粉体网讯 传统金属散热器因重量、柔韧性不足难以满足现代电子设备的轻量化需求，而聚合物材料凭借轻质、耐腐蚀、易加工等优势成为热管理领域的新焦点。
然而，聚合物基体本身导热系数极低（通常< 0.5 W/m·K），如何通过材料设计与技术创新实现高导热与柔性、绝缘等性能的协同优化，成为近年研究的热点。
液态金属桥接技术
传统填充型导热复合材料依赖高比例导热填料（如氮化硼、铝粉）的随机分散，但高填充量往往导致材料柔韧性下降。液态金属（liquid metal，LM）因其柔韧性、不凡的导热系数（20～30 W/m·K）和低热阻而受到越来越多的关注。
庞云嵩团队通过向聚二甲基硅氧烷/铝体系中引入液态金属，镓基液态金属以“液桥”的形式在球形铝与球形铝之间架起利于声子传热的通道，从而降低界面热阻，提高热界面材料的导热性能；同时，避免了高填料含量导致的柔顺性下降问题。
类似地，李俊鸿在氮化硼（SBN）/PDMS体系中引入液态金属，不仅导热系数提高128%，断裂伸长率更达199%，证明液态金属可通过桥接作用在刚性填料间构建柔性导热网络，突破传统“高导热必牺牲柔性”的桎梏。
Al/LM/PDMS 热界面材料的结构示意图
高取向聚合物薄膜
在提升聚合物自身导热性能方面，赵宁课题组通过剥离聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维获得纳米纤维分散液，结合溶胶-凝胶-薄膜转变与热退火工艺，制备出高度取向的PBO薄膜，其面内热导率达36.7 W/m·K，比常规聚合物（< 0.5 W/m·K）提高两个数量级，同时保持优异的电绝缘性与阻燃性。这种本征高导热聚合物的开发，为高温、复杂环境下的热管理提供了新选择。
PBO薄膜的制备过程
杂化填料设计
单一填料难以兼顾导热网络构建与界面热阻控制，杂化填料的组合设计成为重要策略。
吴唯教授团队通过原位还原法在氮化硼（BN）片层表面负载纳米铜球，形成BN@Cu杂化填料。二维BN提供平面导热路径，而表面凸起的纳米铜球增强填料-基体接触，减少声子散射，最终使聚合物导热系数提升500%。另一项研究中，四川大学团队设计了一个由二维六方氮化硼（h-BN）和Si3N4组成的多组分混合填料网络，解决了在聚四氟乙烯（PTFE）复合材料中实现高导热性、低介电损耗和强粘附性的挑战。这些多尺度结构设计，实现了导热路径的立体化与高效化。
PTFE样品制备过程的示意图
核心应用场景
1.电子封装
导热粉体通过填充硅橡胶、环氧树脂等聚合物基体，广泛应用于CPU/GPU散热片、5G基站天线罩、柔性电路板基材等领域。
2.LED封装
导热聚合物复合材料是解决芯片散热的关键材料，它可以把发光产生的热量及时导出，有效地降低温升，达到了提高发光效率、延长使用寿命的目的。
3.航空航天
目前，在聚合物基体中添加高导热的氧化铝和氮化硼等粉末，制备出的导热绝缘聚合物基复合材料已经大量地应用在航天航空的各种封装和连接材料上。
未来，通过跨学科协作与产业化探索，导热聚合物材料有望在更多高科技领域开辟更广阔的应用版图。
参考来源：
1.中国科学院化学研究所，华东理工大学新闻网，Composites Science and Technology以及网络公开信息
2.庞云嵩等. 具有高柔顺性液态金属桥接铝粉基热界面材料. 宁波工程学院学报
3.李俊鸿. 基于聚合物基液态金属热界面材料的制备和性能研究. 深圳大学
4.虞锦洪. 高导热聚合物基复合材料的制备与性能研究. 上海交通大学
（中国粉体网编辑整理/轻言）
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