科研人员利用复合相变储能材料优化电子器件热管理

【环球网科技综合报道】9月3日消息，根据中国科学院官网信息，新型传热技术对电子器件的正常运行至关重要，热管理能力不足可能导致其性能下降及关键组件故障。电子器件具备高集成度、高能量密度和强充放电能力，其在瞬态过程中产生的高热通量或带来潜在的安全风险。相变热界面材料应用于电子器件散热能够提高导热性能并降低热阻，但其导热性、储热能力、稳定性、灵活性和经济性等要求相互制约。目前，有效疏散瞬态高热通量的热管理技术是高功率密度电子器件面临的难题之一。

中国科学院青海盐湖研究所研究团队以三水醋酸钠为相变材料，通过多孔膨胀石墨构建封装空间，设计了无机相变薄膜。研究通过膨胀石墨在不同方向层间交联形成3D多孔支撑骨架构建“热桥”，实现了热量多维度传递。当电子器件临界热失控，相变薄膜主动储存热量，“热传导+热吸收”双重热管理机制可缓冲电子器件瞬时热通量，同时PVDF的引入使相变薄膜获得热诱导柔性、良好的阻燃与电绝缘性能。这一工作使热失控电池模块温度降低10 ℃，CPU表面温度降低20 ℃。

进一步，该研究设计了新型双连续相变热界面材料，由石蜡和柔性分子苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）组成储热相（PCM），由粘附性聚氨酯和导热介质氮化硼组成导热相。研究通过剪切力和优化的两相体积比促进氮化硼取向，在高PCM含量的双连续结构中形成织构化的导热网络。同时，研究引入SBS以提高材料抗弯性和热稳定性。这一工作使可穿戴设备的表面温度降低23℃。

上述工作为新能源汽车电池、高性能计算及可穿戴电子产品热管理的应用奠定了一定理论基础并提供了实践参考，也为提高电子系统的可靠性和安全性提供了新策略。

据悉，相关研究成果分别发表在《能源》（Energy）和《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上。（青云）