【儀表網 研發快訊】近日，南方科技大學材料科學與工程系講席教授汪宏團隊在高導熱柔性微波介電材料研究方面取得突破。相關成果以“Robust Flexible Microwave Dielectric Film with High Thermal Conductivity and Ultralow Loss”為題，發表于學術期刊Advanced Functional Materials。
隨著5G/6G通信、柔性可穿戴設備及軟體機器人等領域發展，高性能介電材料在散熱、頻率穩定性及封裝可靠性方面的關鍵作用日益凸顯。傳統聚合物基介電材料通常通過引入大量無機填料來提升熱導率。然而，這種策略往往引發材料脆化、模量升高及介電損耗加劇等問題，導致高熱導率、低損耗與機械柔性難以協同實現。
圖1.仿生軟-硬嵌段結構介電薄膜材料
針對該問題，研究團隊提出仿生軟-硬嵌段結構策略，結合雙軸輥壓技術，構建了高度取向的六方氮化硼片層網絡。該工作深入解析了氮化硼片層取向、界面氫鍵與填料-基體空間分布對導熱與介電行為的協同調控機制，揭示了多因素協同作用下的“結構-性能”內在關聯。基于該策略制備的柔性介電薄膜，在氮化硼填充量高達75 wt%時，仍具備優異表現：(1)面內熱導率達18 W·m-1·K-1，顯著高于常規柔性電介質材料；(2)在10 GHz條件下，介電損耗僅0.008，滿足微波器件超低損耗要求；(3)彈性模量為90 MPa，實現高填充與高柔性兼容；(4)經1000次彎折后，未出現性能衰減，并具備加熱自恢復的能力。
圖2.介電薄膜材料的性能測試
在應用驗證方面，研究團隊通過熱管理測試，展現了該材料在柔性電路、可穿戴設備及高頻封裝中的高效散熱性能與優異貼合性。該仿生結構薄膜在高熱導、低損耗與柔性三者之間實現了良好平衡，為解決柔性電子設備在散熱、信號傳輸穩定性及柔性封裝等方面技術瓶頸，提供了關鍵的材料解決方案與設計思路。
圖3.高導熱介電薄膜材料在柔性電子中的應用
南方科技大學材料科學與工程系博士生魯亞妮為論文第一作者，國家卓越工程師學院碩士生遲江波為論文共同第一作者，汪宏為論文通訊作者。南方科技大學為論文第一單位。該研究獲得了國家自然科學基金及廣東省基礎與應用基礎研究基金等項目的資助。
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