在5G技术、新能源汽车、人工智能等高新技术的推动下,日益增长的算力需求使得设备面临着更加严峻的散热问题,与此同时,产品内部空间也越来越狭小,因此仅靠利用铜质、铝制材料配合硅胶等设计出的散热通道已经很难满足需求,而高导热散热膜能够提供很好的散热解决方案。
目前,市面上使用的主流散热膜有石墨散热膜、石墨烯散热膜等产品,它们可利用优异的面内热量传导作用,把热量迅速均匀地传导到机壳、框架以及屏幕等部件,以避免局部温度过高而导致使用性能下降,甚至永久性损坏手机零件的可能。不过,石墨、石墨烯作为一类导热性能非常优异的材料,限制了在高绝缘要求的元件上的应用。除此之外,石墨拥有较高的介电系数,是一种良好的电磁屏蔽材料,应用于5G通讯中,会阻碍信号的传输,无法满足超低延迟的需求。因此,具有高导热、绝缘、低介电常数的氮化硼纳米片受到了研发人员的关注。
相比之下,氮化硼纳米片(BNNS)具有稳定的化学状态,使其表现出较高的电阻率和绝缘性能,而其较低的介电常数和介电损耗,使其具有透电磁波的特点,在5G射频芯片、毫米波天线、无线充电、无线传输等领域以及对绝缘性要求较高的应用中有广泛的应用前景。而在导热性能方面,BNNS具有与石墨材料相似的层状结构,是由交替的硼(B)原子和氮(N)原子构成无限延伸的六边形蜂窝结构,其中 B 和 N 原子通过强共价键相连接。尽管B、N原子的电负性差异导致其电子分布没有石墨烯均匀,但这种结构仍使得声子在平面内的传输非常有效,理论上面内热导率仍可达2000W/(m·K),因此与石墨一样,可通过有效的二维排列制备成高导热绝缘薄膜。
六方氮化硼(左)与石墨(右)结构的示意图
不过,与石墨层内的C-C键相比,BNNS除了B-N之间的共价键外,还有部分带有离子键性质的lip-lip作用,使其层内结合力应也较强,导致原本适用于石墨烯或过渡金属硫化物的剥离方法都无法有效地对h-BN进行剥离,因此探索环保且适合工业化生产的少层或单层氮化硼纳米片( boron nitride nanosheets,BNNS)的剥离方法成为了高导热氮化硼薄膜制备及产业化的关键。
针对上述难题,2月23-24日,在于广东东莞举办的“2025年全国导热粉体材料创新发展论坛(第5届)”上,粉体圈特别邀请中国科学院宁波材料技术与工程研究所的虞锦洪研究员现场分享报告《高导热氮化硼薄膜的研究及产业化》,届时他将详细介绍自主研发的绿色液相剥离技术用于制备高质量的氮化硼纳米片(BNNS)粉体,并以其为原料制备出一系列高性能的导热绝缘薄膜。如您对该报告感兴趣,欢迎报名参会哦!
报告人介绍
虞锦洪,研究员、博士生导师。从事高导热复合材料和半导体材料的研发,已在Adv. Mater., Nat. Commun., Small等SCI论文200余篇,被引13000余次,H因子66,申请中国发明专利46项(授权25项),参编教材和专著共2部,主持国家自然科学基金、国家重点研究计划子课题和企业委托项目十余项,获省部级三等奖共3项,任《Nano-Micro Letters》、《Chinese Chemical Letters》和《绝缘材料》等期刊青年编委和编委,入选宁波市领军和拔尖人才, 任中国复合材料学会导热复合材料专业委员会和中国电工技术学会绝缘材料与绝缘技术专业委员会委员。
东莞导热粉体论坛会务组