传统的基于弹性体的热界面材料（E-TIMs）受限于高导热率与低热接触热阻之间的权衡，限制了其在高性能芯片散热中的应用。
北京化工大学卢咏来研究员等团队开发了一种基于玻璃化聚合物的贯穿厚度方向垂直排列石墨烯纤维弹性体热界面材料，通过将厚度方向连续导热通路与自适应聚合物界面相结合，突破了上述限制。
通过机械排列连续石墨烯纤维，并填充基于β-羟基酯玻璃化聚合物的聚二甲基硅氧烷基体，再经堆叠焊接组装，沿厚度方向形成了致密、连续的传热通道。在石墨烯纤维体积分数仅为16.71 vol%的条件下，该E-TIM实现了160.2 W/mK的超高面外热导率，接近并联模型估计值，表明石墨烯纤维的轴向热导率被高效转化为宏观厚度方向的热传输。玻璃化聚合物基质中热激活的酯交换反应可实现应力松弛、层间焊接和界面形貌重构，在40 psi压力下将热接触热阻降低至14.4 mm² K W⁻¹。
分子动力学模拟进一步表明，玻璃化聚合物诱导的界面重构相比传统粘弹性蠕变，能有效增加实际接触面积和界面热导。在器件级冷却演示中，该E-TIM比商用E-TIM使稳态热源温度降低了20.8 °C，突显了其在高端芯片热管理中的巨大应用潜力。
该研究以题为“Through-Thickness Vertically Aligned Graphene-Fiber Thermal Interface Materials with Thermal Conductivity Approaching the Parallel-Model Estimate and Low Thermal Contact Resistance”发表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》
链接：https://doi.org/10.1021/acsami.6c10738
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