你知道“摩尔定律”吗？它实际上是由英特尔（Intel）创始人之一戈登·摩尔提出的，其内容为：集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。

摩尔定律

半导体行业大致按照摩尔定律发展了半个多世纪，对二十世纪后半叶的世界经济增长做出了贡献，并驱动了一系列科技创新、社会改革、生产效率的提高和经济增长。个人电脑、因特网、智能手机等技术改善和创新都离不开摩尔定律的延续。

不过可惜的是，2016年《自然》指出：由于散热问题无法解决，“摩尔定律”即将失效。因此在电子器件的高速发展过程中，如何解决电子元器件的散热问题已成为一个热点科学问题，主要面临的挑战可分为两方面：一是先进芯片的制造工艺会带来热量的大量聚集；二是先进的芯片封装技术也带来了热量的进一步聚集。因此为了保证电子元器件可靠工作，迫切需要研制具有较高散热能力，较高导热性能的高分子聚合物绝缘材料。

芯片工艺越来越精进，散热问题也越来越严重

导热粉体的功能化

为了制备出具备高导热系数的高分子材料，目前最主流的方式就是引入高导热填料，以匹配电子器件的导热需求。目前常用金属导热填料有Cu、Ag、Al等；在要求一定绝缘性能的情况下，需选用非金属导热填料（比如陶瓷类）如MgO、Al₂O₃、h-BN、AlN等，此外还有石墨烯、碳纳米管、金刚石等也是热点研究对象。

不过也不是选好了填料种类就万事大吉了，除此之外，高分子复合材料的导热系数其实还受如下三类因素影响：填料形貌、界面状态以及微观结构。当填料被引入聚合物基体时，若与基体间的接触不平滑，结合强度较低，就容易形成缺陷，从而导致该处声子传递受阻。这种由于声子谱的不匹配，导致声子传导通过界面时发生的散射被称为界面热阻。

因此为了改善基体与填料间的界面，使复合材料能在较低的填料含量下实现高的导热系数，对填料进行表面功能化处理成为了非常重要的解决途径。举个例子，利用氮化硼纳米管（BNNT）与纤维素纤维疏水相互作用，可实现了对BNNT的非共价键改性，采用有效介质理论证实了非共价键改性减低了BNNT-聚合物的界面热阻。又比如说，通过化学还原法在氮化硼纳米管（BNNT）表面沉积少量纳米银，可通过纳米银的低熔点效应，实现BNNT与BNNT之间的“焊接”，也能降低BNNT/BNNT界面热阻。

表征也很重要

不过别以为这样就万事大吉了。为了得知填料功能化后的效果，最直接明了的方式就是对复合材料的界面热阻进行表征。近年来，固体-聚合物界面接触热阻的研究被广泛关注，但由于影响界面接触热阻的因素较多，聚合物基界面材料的传热机理十分复杂，因此对界面热阻的表征存在着许多困难和挑战。

不过随着相关研究的深入，目前已有学者开发出了几种新型表征方法与技术，这些核心技术你在2月18-19日于东莞举办的“2022年全国导热粉体材料创新发展论坛”上都能见识到！届时，来自中国科学院深圳先进技术研究院的曾小亮副研究员将带来题为《导热粉体的功能化及表征技术》的报告。如果你一直想试图破解“界面热阻”这个制约聚合物复合材料导热系数的瓶颈，并想了解如何科学有效地表征复合材料的整体导热性能，那这份报告你绝对不能错过！

关于报告人

曾小亮副研究员

曾小亮，中国科学院深圳先进技术研究院副研究员，深圳市“孔雀计划”海外高层次人才（C类）。主要从事芯片热管理技术及热管理材料应用研究。围绕电子器件小型化导致的散热问题，开展微纳米尺度热传导计算，芯片界面热阻精确测量，芯片热管理材料可控制备，高功率密度电子器件集成技术等热管理方面的研究。以第一作者或通讯作者在 ACS Nano, Chemistry of Materials, Small, Nanoscale等国际期刊期刊上发表SCI论文20多篇，申请专利20多项，合著书籍《导热高分子材料》。2010年以来，先后作为主要人员参与科技部重大科技计划“02专项”，广东省创新科研团队项目等10余项。

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