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  近年來，隨著智能柔性熱管理器件的不斷發展，作為導熱元件的柔性彈性體材料在實際應用中的需求日益突出。現有研究中，將剛性導熱增強相顆粒分散到聚合物基體中，是設計柔性導熱彈性體的主要方法。然而，剛性填料與聚合物基體中的剛度失配會導致復合材料體系韌性的降低，同時剛性填料的過度添加也嚴重影響了復合材料的柔性。因此，探索兼具優異力學和熱學性能的高性能導熱彈性體材料具有較高的科研意義與應用價值。

  近日，中國科學技術大學龔興龍教授課題組通過機械攪拌-硫化成型的制備工藝，將不同體積分數的液態金屬微液滴（LM）分散到聚硼硅氧烷彈性體（PBSE）基體中，研制出一種高性能的液態金屬增強柔性導熱彈性體復合材料（LM/PBSE）（圖1）。在此基礎上，分別探究液態金屬體積分數和聚硼硅氧烷彈性體組分對于LM/PBSE復合材料單軸拉伸性能、裂紋擴展性能和導熱性能的影響，驗證了聚硼硅氧烷彈性體與液態金屬的固-液結合機制可同步優化LM/PBSE體系的力學性能與導熱性能（圖2-圖4）。與此同時，由于聚硼硅氧烷彈性體基體獨特的應變率硬化特性和粘結性能，LM/PBSE還表現出良好的復雜載荷環境適應性（圖5-圖6）。最后，利用性能最優化配比下的LM/PBSE，開展了復合材料在快速熱偽裝、柔性可拉伸散熱基體、高性能手機殼材料等領域的應用探索研究（圖7）。

圖1. LM/PBSE的制備工藝、微觀結構表征與流變學性能

圖2. LM/PBSE的單軸拉伸性能、LM的單軸拉伸作用機理以及與常見彈性體材料力學性能的對比

圖3. LM/PBSE的抵抗裂紋擴展性能

圖4. LM/PBSE的導熱性能

圖5. LM/PBSE的抗沖擊性能

圖6. LM/PBSE的粘接性能

圖7. LM/PBSE的應用探索研究

  綜上，這項工作成功研制出一種兼具優異力學性能和導熱性能的LM/PBSE復合材料，拓展了聚硼硅氧烷聚合物體系在高性能導熱領域的應用。

  以上工作成果以“High-Performance Liquid Metal/Polyborosiloxane Elastomer toward Thermally Conductive Applications”為題發表在《ACS Applied Materials & Interface》期刊上。論文的第一作者為中國科學技術大學工程科學學院博士研究生趙春宇，通訊作者為中國科學技術大學工程科學學院龔興龍教授、王宇副教授和鄧華夏特任研究員。該研究得到國家自然科學基金委、中國科學技術大學微納研究與制造中心的資助和支持。

  原文鏈接：

  Zhao CY, Wang Y, Gao L, Xu YQ, Fan ZY, Liu XJ, Ni Y, Xuan SH, Deng HX, Gong XL. High-performance liquid metal/polyborosiloxane elastomer toward thermally conductive applications. ACS Appl. Mater. Inter., 2022. DOI: 10.1021/acsami.2c04994.

  https://doi.org/10.1021/acsami.2c04994