郑州大学橡塑模具团队在电子设备热管理材料研究方面取得重要进展

近日，橡塑模具国家工程研究中心团队在电子设备热管理材料研究方面取得重要进展。研究成果以“Efficient thermal management of electronic devices by constructing interlayer phonon bridges”题为发表于《Nature Communications》（Nat. Commun. 2025, 16, 10533）。郑州大学橡塑模具国家工程研究中心韩高杰博士与博士生程洪利为共同第一作者，郑州大学冯跃战教授、刘宪虎教授、刘春太教授及华中科技大学陶光明教授为共同通讯作者。郑州大学为第一通讯单位。

随着微型化、集成化及高功率密度电子设备的快速发展，电子产品的性能要求日益严苛，其运行环境和使用条件也愈发复杂。为提升设备性能、确保运行安全并延长使用寿命，高效散热技术需求尤为迫切。在众多散热解决方案中，具有高导热系数的层状薄膜基热管理材料（f-TMMs）因其优异的热传输特性，在空间受限和柔性散热场景中展现出显著优势。然而，当前高性能f-TMMs研究主要聚焦于提升面内导热系数，其面外（垂直）方向的导热系数长期被忽视，不仅限制了面外方向的热量吸收与传递能力，也制约了整体热扩散效率的进一步提升。因此，突破低面外导热系数的瓶颈，实现面内与面外双向热导性能的协同提升，已成为f-TMMs发展面临的关键挑战。

该文章针对层状热管理复合材料层间结构设计面临的挑战，提出一种创新的蜂窝致密化策略，通过在层状结构内部构建连续的层间声子传输通道，成功制备出具有面内/面外双向高导热特性的层状热管理复合膜。相较于传统工艺制备的热管理复合膜，其面内和面外导热系数分别提升了488.9%和503.3%。同时，该复合膜具备高太阳光反射率、优异红外发射率及良好热扩散能力，在强日照条件下可实现低于环境温度约10 °C的辐射冷却效果，拓展了其在被动辐射冷却领域的应用。该研究克服了传统f-TMMs材料面外导热系数低的局限，为高性能f-TMMs设计提供了重要指导，在电子设备散热与辐射冷却领域展现出广阔前景。

该研究得到了河南省自然科学基金（252300421087和242300421010）和国家自然科学基金（52273085、52303113、T2425018、U2441275和62175082）的支持。

论文信息：Gaojie Han, Hongli Cheng, Yuezhan Feng*, Shiliang Zhang, Jingwen Dong, Bing Zhou, Xianhu Liu*, Chuntai Liu*, Guangming Tao*, Changyu Shen. Efficient thermal management of electronic devices by constructing interlayer phonon bridges. Nature Communications, 2025, 16, 10533.

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-65554-w