聚二甲基硅氧烷（PDMS）凭借其优异的柔韧性、化学惰性、电绝缘性和界面相容性，被广泛应用于导热界面材料（TIMs）中。[1], [2] 在PDMS基体中添加导热无机填料仍是提高其导热系数的主要策略[3], [4]，这主要是因为纯PDMS的固有导热系数仅为0.15–0.20 W·m?1·K?1，无法满足日益增长的界面高效散热需求。[5] 然而，实现高导热系数通常需要高填料填充量以构建导热渗流网络，这不可避免地伴随着机械刚性填料网络的形成。[6], [7] 由此产生的弹性模量不受控的增加严重削弱了TIMs对微观粗糙表面的贴合能力，降低了接触介导的传热效率。诸如填料柔性表面功能化[8], [9]、构建柔软界面层[10], [11]以及填料网络架构调控[12], [13]等多种策略已被探索用于缓解高填料含量导致的柔顺性丧失。然而，这些方法并未从根本上将刚度放大与热渗流解耦，因为底层的刚性填料骨架仍然存在。通过增加填料填充量仍可进一步优化热输运路径，但这不可避免地存在将材料推至超出软性TIM应用适宜模量范围的风险[5]。因此，仅依赖填料积累[8], [9], [10]来提升导热系数的传统策略不可避免地面临热-力权衡困境，阻碍了高导热系数与柔顺界面适应性的同时实现。
作为一种有前景的互补策略，提高聚合物基体的固有导热系数，而非仅依赖填料积累，为与传统填料填充方法协同增效同时避免过度刚化提供了途径。即使在高度填充体系中，热量仍需通过未被导热元素占据的聚合物区域传播。[5], [6] 因此，聚合物基体不仅仅是机械支撑介质，其固有导热系数也对整体传热效率有所贡献，尤其是在填料网络部分连接或界面热阻限制声子输运时。重要的是，提高基体相的导热系数有望改善孤立或半连接填料域之间的热交互作用，同时不会显著增强填料网络的刚度，从而拓展TIMs的热-力学设计极限。近年来的进展通过提高结晶度[14]、产生液晶相[15], [16]或工程化超分子相互作用[17]改善了聚合物的固有导热系数。这些方法可以通过提高结构有序度、增强链间声子耦合和抑制散射来增强热输运。然而，它们通常依赖于可结晶主链、特殊设计的分子结构或强相互作用基团，这可能使材料设计复杂化、降低结构稳健性并增加刚度。[14], [15], [16], [17] 此外，大多数高热导率策略主要针对易于结晶的聚合物。对于PDMS等非晶弹性体，同时保持其标志性柔韧性并提高导热系数的有效且可推广的方法仍然十分匮乏。
机械应变可诱导随机卷曲的聚合物链优先取向，从而建立连续的、沿主链排列的热输运路径并减少声子散射[18], [19]。应变诱导的增强源于聚合物链自身的构象重组和方向性排列，而非引入额外的刚性相。因此，应变工程可以在保持软性TIMs所需的低模量特性的同时提升热输运。特别地，PDMS的柔性硅氧烷主链和交联弹性体网络为应变驱动的分子排列提供了独特的结构基础，使得在不损害可加工性和柔顺性的前提下调节热学和力学性能成为可能。
在此基础上，本工作提出了一种基于应变的策略来调控PDMS主链取向，并系统阐明了交联网络拓扑结构与应变诱导分子链排列对PDMS热-力学性能的协同调控机制。采用分子动力学模拟来揭示应变增强PDMS固有导热系数的原子尺度起源，涵盖不同应变水平下的化学键取向、分子链构象演变和声子输运特征。此外，还采用有限元计算来量化分子动力学导出的基体导热系数在高填充TIMs中的放大效应，同时使用Lewis–Nielsen模型评估对应的复合模量。与传统方法相比，
如增加填料填充量或替换填料类型，提高PDMS基体的固有导热系数能以极小的模量增加换取显著更高的导热增益。这使得更高效地规避制约填料主导型TIMs的基本热-力学权衡成为可能。这些结果表明，应变介导的PDMS链取向可以与填料网络工程互补，为缓解软性导热复合材料中的热-力学权衡提供了分子层面的策略。
