基于hBN-VO2 框架构建的相变热界面材料：高可靠性热管理新策略

针对高功率器件中热流密度激增与有机相变材料泄漏难题，研究人员通过冰模板法构建了hBN-OH/VO2 三维定向导热网络，结合环氧树脂真空渗透制备新型相变热界面材料（TIMs）。该材料在10 wt%低填料负载下实现0.34 W/m·K（25°C）至0.39 W/m·K（80°C）的热导率提升，兼具1.98 J/g的潜热储存能力且无泄漏，为电子器件热管理提供了兼具导热与储热功能的创新解决方案。

　　

随着5G技术推动电子设备向高功率、微型化发展，热流密度急剧上升导致局部过热成为重大挑战。传统金属基导热材料因涡流损耗和绝缘性差难以满足需求，而有机相变材料（PCMs）如石蜡又存在泄漏和低热导率（~0.2 W/m·K）的缺陷。针对这一矛盾，吉林省级科技发展计划资助的研究团队创新性地采用无机相变材料二氧化钒（VO₂
），其独特的金属-绝缘体相变特性可实现热导率数量级变化，同时具备40-90 J/g的高潜热和5-70°C可调相变温度。

研究通过冰模板法构建羟基化六方氮化硼（hBN-OH）与VO₂
的三维定向导热网络，以聚乙二醇（PVA）水溶液和叔丁醇（TBA）为诱导剂优化通道结构。关键实验技术包括：hBN的羟基化改性提升分散性、溶剂类型与填料比例的系统筛选、环氧树脂真空渗透增强机械强度。

材料表征与结构优化
SEM/EDS-mapping证实hBN-OH成功引入羟基且保持层状结构，TEM显示氧元素均匀分布。当hBN-OH:VO₂
质量比为4:1时，TBA诱导体系在80°C下热导率达0.39 W/m·K，较PVA体系提升18%。

热性能与机理分析
低填料负载（~10 wt%）下，材料热导率随温度升高而增加，归因于VO₂
相变后电子主导的热传导机制。DSC测试显示1.98 J/g的潜热值，且无泄漏现象，解决了有机PCMs的稳定性难题。

结论与意义
该研究开创性地将VO₂
相变特性与hBN定向导热网络结合，通过溶剂工程调控微观结构，实现了导热-储热双功能协同。成果发表于《Materials Chemistry and Physics》，为5G器件热管理提供了新思路，尤其适用于需高频散热与温度自调节的场景。Mingyang Fang、Lishi Wang等作者强调，该方法工艺简单、成本可控，未来可通过优化VO₂
掺杂进一步拓宽相变温度窗口。