科研進展
青海鹽湖所研究團隊利用復合相變儲能材料優(yōu)化電子器件熱管理取得進展
新型傳熱技術對電子器件的正常運行至關重要，熱管理能力不足可能導致其性能下降及關鍵組件故障，由于電子器件具備高集成度、高能量密度和強充放電能力，其在瞬態(tài)過程中產生的高熱通量也將帶來潛在的安全風險。相變熱界面材料應用于電子器件散熱能夠顯著提高導熱性能并降低熱阻，而其導熱性、儲熱能力、穩(wěn)定性、靈活性和經濟性等要求相互制約，有效疏散瞬態(tài)高熱通量的熱管理技術是高功率密度電子器件目前面臨的難題之一。
青海鹽湖所溶液結構與界面課題組研究團隊以三水醋酸鈉（SAT）作為相變材料，多孔膨脹石墨構建封裝空間，設計了一種無機相變薄膜。通過膨脹石墨在不同方向層間交聯(lián)形成3D多孔支撐骨架構建“熱橋”，實現熱量多維度傳遞。并且當電子器件臨界熱失控，相變薄膜主動儲存熱量，該“熱傳導+熱吸收”的雙重熱管理機制有效緩沖電子器件瞬時熱通量，且PVDF的引入使相變薄膜獲得熱誘導柔性、良好的阻燃與電絕緣性能。研究結果使熱失控電池模塊溫度降低10?℃，CPU表面溫度降低20?℃。
此外，研究團隊設計了一種新型雙連續(xù)相變熱界面材料，由石蠟和柔性分子苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）組成的儲熱相（PCM），由粘附性聚氨酯和導熱介質氮化硼組成導熱相。通過剪切力和優(yōu)化的兩相體積比促進氮化硼取向，在高PCM含量的雙連續(xù)結構中形成織構化的導熱網絡。并引入SBS提高其抗彎性和熱穩(wěn)定性。研究結果使可穿戴設備的表面溫度降低23℃。
上述研究針對新能源汽車電池、高性能計算及可穿戴電子產品熱管理中的應用提供了一定理論基礎和實踐參考，為提高電子系統(tǒng)的可靠性和安全性提供了一種新策略，在綠色算力熱管理范式、降低數據中心PUE、提升可再生能源消納能力、推動算力基礎設施零碳化進程具有潛在的研究和應用價值。
相關成果以“Thermal absorption?enhancement of a flexible hydrated salts?phase change film for efficient thermal dissipation?of?electronic devices?(DOI: 10.1016/j.energy.2025.137704)”“Phase Change Thermal Interface Film with Bicontinuous and Textured Filler Network for Efficient Wearable Heat Dissipation (DOI: 10.1016/j.cej.2024.156922).”為題發(fā)表于Energy和Chem. Eng. J?，第一作者分別為博士生王啟睿和碩士生趙嘉卿，通訊作者為青海鹽湖所年洪恩研究員、北京大學王相副研究員與中國地質大學（北京）李金洪教授。該工作得到了國家自然科學基金面上項目（No. 52474445）、國家自然科學基金青年項目（No. 22105206）、青海省基礎研究計劃-團隊項目（2025-ZJ-901T）、青海省昆侖英才計劃和北京市科技新星人才計劃的支持。
復合相變薄膜制備工藝及應用原理示意圖
基于雙連續(xù)相變熱界面材料模擬可穿戴電子器件皮膚熱管理示意圖及不同狀態(tài)下發(fā)熱電子元件引起皮膚（模擬）表面溫度變化情況比較
?審核：劉忠
