基于EVA@IIR共聚物的自修复可回收高性能交联聚合物及其各向异性导热胶膜开发

【编辑推荐】本研究针对热界面材料(TIM)中氧化铝(Al2O3)填料各向异性导热结构构建难题，通过C-C键嫁接乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)与异丁烯-异戊二烯橡胶(IIR)，开发出兼具自修复性、粘附力与可回收性的EVA@IIR共聚物基体。采用涂层技术构建单层Al2O3分布结构，使70wt%填料负载时垂直热导率提升129.3%，为电子器件热管理提供创新解决方案。

　　

随着电子器件功率密度持续攀升，热界面材料(TIM)作为连接发热元件与散热器的关键介质，其性能直接影响设备可靠性。传统TIM使用的丙烯酸胶粘剂存在环境适应性差的问题，而常用球形Al₂O₃填料因各向同性特性难以构建理想的垂直热导通道。针对这些技术瓶颈，来自国内研究机构（根据作者姓氏推测）的Jin-Biao Wang团队在《Journal of Colloid and Interface Science》发表研究，通过分子设计与结构创新开发出革命性TIM材料。

研究采用自由基反应将EVA与IIR通过C-C键嫁接，合成具有三维网络结构的EVA@IIR共聚物。该材料在80°C即可激活粘附功能，同时展现出自修复特性——划痕在120°C加热30分钟后可完全愈合。通过优化涂层工艺，团队创新性地构建了单层Al₂O₃分布结构，当填料粒径与膜厚匹配时，70μm Al₂O₃在70wt%负载下实现Z轴热导率4.12 W/(m·K)，较基体提升129.3%，且显著优于非单层结构样品。

关键技术包括：1）BPO引发自由基聚合构建C-C键网络；2）TAIC交联剂调控材料机械性能；3）精密涂层技术控制膜厚与填料分布。研究通过热重分析(TGA)证实材料在300°C内保持稳定，动态机械分析(DMA)显示储能模量达10⁷ Pa量级，循环实验验证材料可多次回收而不显著降低性能。

【结果与讨论】

1. 材料设计：EVA提供刚性骨架利于填料分散，IIR赋予柔性与粘附性，C-C键网络实现性能平衡。
2. 导热机制：单层结构使Al₂O₃颗粒直接连接上下界面，形成"点对点"热流路径，突破传统复合材料中声子散射瓶颈。
3. 性能优势：各向异性导热比（Z/X方向）达2.17，同时保持1.2 MPa的粘接强度和150%的断裂伸长率。

该研究不仅为高功率电子设备热管理提供新材料，其分子嫁接策略和单层结构设计思路对功能高分子开发具有普适性指导意义。特别是材料兼具的可回收特性，响应了电子废弃物治理的可持续发展需求。未来通过优化填料级配和界面改性，有望进一步提升TIM的综合性能。