在当今高功率电子与集成电路迅速发展的时代，热管理材料面临着严苛挑战。电子设备不断向小型化、高集成化迈进，致使功率密度急剧攀升，产生大量热量。若无法及时有效地散热，将严重影响设备的性能、可靠性与使用寿命。介电聚合物因具备良好的电气绝缘性等优势，在电子领域应用广泛，然而其较低的导热性限制了进一步发展。高导热填料的引入成为提升介电聚合物导热性的关键途径，有望满足热管理需求。其中，石墨烯虽展现出显著导热性，但其固有的导电性易引发短路等问题，且与聚合物基体间界面声子耦合不良，导致界面热阻高，极大地限制了其在导热介电复合材料中的应用。因此，寻找一种既能保持高导热性，又能克服上述缺陷的填料迫在眉睫 。
近日，武汉理工大学陈文教授、沈杰教授在介电热管理材料取得新进展。高导热填料有望提高介电聚合物的导热性，以满足高功率电子和集成电路对热管理材料的需求。尽管石墨烯表现出显著的导热性，但其固有的导电性和与聚合物基体的不良界面声子耦合限制了其作为导热介电复合材料填料的应用。在本文中，我们展示了氟化石墨烯 （FG） 作为双功能填料，以克服石墨烯高导电性和界面相容性差的缺点，同时保持高导热性。结果表明，通过界面相互作用可以降低 FG 与基体之间的界面热阻。此外，FG 诱导聚偏二氟乙烯 （PVDF） 分子链的面内取向以加速散热。FG 含量仅为 5 wt.% 的复合薄膜表现出极高的导热率 （6.8 W·m−1·K−1），比原始 PVDF 薄膜高 30 倍。这项工作为制造导热介电复合材料提供了新思路，为 5G/6G 微电子领域的下一代介电热管理材料铺平了道路。研究成果以“Simultaneous enhancement of dielectric and thermal conductivity in poly(vinylidene fluoride) composite films via fluorinated graphene nanosheets incorporating”为题发表在《Nano Research》期刊。
图. 氟化石墨烯与不同取向聚偏氟乙烯的相互作用能：（a）面外α-PVDF、（b）面外β-PVDF、（c）面外γ-PVDF、（d）面内α-PVDF、（e）面内β-PVDF和（f）面内γ-PVDF。
链接：DOI: 10.26599/NR.2025.94907449
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