跟着第五代无线通讯编造、物联网、人为智能和集成电途的神速成长，散热题目已成为微电子修筑面对的一个要紧困难。因为微电子修筑无间向高集成、大功率、幼型化和高密度目标成长，导致了热量的大宗积聚。过热题目要紧影响了微电子修筑的行使恶果、牢靠性以及行使寿命，以至还也许激励火警。其余，这些微电子修筑信号的神速传输对基材质料的介电本能提出了更高的哀求。正在这种配景下，策画拥有高导热性(λ)、优异阻燃性和低介电常数(ε)的多功用微电子质料显得尤为要紧，不妨正在不影响信号传输失掉的情状下实行安好有用的散热。

　　1.本文提出了一种三元战略，合理策画出拥有异质组织的氟化石墨烯@苯基膦酸铜@锌-3, 5-二氨基-1, 2, 4-复合物()，并愚弄仿生层层(LBL)战略造备出拥有低ε、高导热的水性聚氨酯(WPU)纳米阻燃复合膜。

　　跟着微电子修筑向幼型化和高集成化目标的成长，对拥有优异阻燃性和低ε的多功用导热高分子膜的需求日益扩充。然而，因为这些多功用间存正在的机造互相排斥感化，目前不妨集这些多功用于一体的高分子膜屈指可数。澳大利亚南昆士兰大学宋安好、河海大学许航等人提出了一种三元战略，通过原位自拼装将CuP和ZTC孕育正在FG上，造备出。得益于FG、CuP和ZTC的协同效应以及仿生LBL拼装本领，当正在WPU中含量为30 wt%时，WPU纳米复合膜的LOI降低了55.6%， PHRR和THR划分低浸了 66.0 %和 40.5 %，同时其拉伸强度降低了93.3 %。其余，WPU纳米复合膜的λ到达12.7 W m K，正在10 Hz下ε低至2.92。这项事业中的集多功用于一体化的WPU纳米复合膜，希望行使于高功率微电子器件中。

　　多功用 WPU/ 纳米复合膜的造备门途a所示，通过仿生LBL手腕造备出大尺寸的WPU/30纳米复合膜(尺寸: 25cm x17cm，厚度:100 μm)，完全如图1b所示。WPU纳米复合膜可能轻松弯曲而不受任何破损(图1c)。其余，造备的WPU/30膜(重量0.2 g)可能承袭 200 g的重量而不爆发裂纹或分裂(图1d)。这些结果解说，WPU/30 纳米复合膜拥有杰出的柔韧性和板滞强度。造备的WPU/30纳米复合膜呈现出优异的多功用化，其LOI为28.0 %，λ到达12.7 W m K，10 Hz下ε低至2.92(图1e)。如图 1f所示，比拟于现有文件中的质料(包含BNNS、BN和 AIN基纳米复合质料)，WPU/30 纳米复合膜正在正在较低的导热填料含量下呈现出更高的λ和更低的ε。

　　图1.WPU/纳米复合膜的策画与表征。a多功用WPU/纳米复合膜的造备门途示贪图。b大尺寸 WPU/30纳米复合膜的数码照片。c WPU/30纳米复合膜呈现出超高柔韧性。d WPU/30纳米复合膜不妨承袭 200 g的重量。e WPU/30纳米复合膜的多功用性。f WPU/纳米复合膜与其他质料的归纳本能比拟。

　　如图2a所示，FG大白皱折的层状组织。CuP 颗粒显示出立方组织(图2b)。从图 2c 可能看出，FG表观平均笼盖了大宗颗粒，解说CuP颗粒告捷孕育正在FG表观上。如图 2d所示，ZTC呈多面体状。值得预防的是，正在原位自拼装后，ZTC层平均地孕育正在FG@CuP 表观(图2e)。同时，SEM图像也证据CuP和ZTC原位孕育正在FG上(图2f-g)。FG、CuP、ZTC和的FTIR光谱和XRD谱图如图2i-j所示。XPS用于确定FG、CuP、ZTC和的化学因素和联结形态，如图 2k-n所示。的Cu2p1/2峰、Cu2p1/2的卫星峰、Cu2p3/2 峰、Cu2p3/2的卫星峰P2p峰、Zn2p1/2峰和Zn2p3/2峰均展示正在比CuP和ZTC 更高的联结能地点，这解说FG、CuP和ZTC之间存正在强互相感化。

　　图3a-d揭示了纯WPU膜和WPU纳米复合膜的力学本能。当增加量为30 wt%时，WPU/30纳米复合膜的拉伸强度和模量比纯 WPU膜横跨93.3 %和325 %，与WPU/30比拟，物理搀杂的WPU/30FG/CuP/ZTC纳米复合膜正在相通含量下拥有低的拉伸强度(17.8MPa)和弹性模量(72 MPa)。如图3e所示，WPU/30纳米复合膜断面显示出显明的禁绝则突起，而且，正在WPU基体中平均星散，没有显明的会集。比拟之下，如图3f所示，对付WPU/30FG/CuP/ZTC的断面，FG、CuP 和 ZTC大宗会集，造成大宗缺陷和应力召集点，变成拉伸本能降落。其余，WPU/30的EDS图像进一步解说FG、CuP和ZTC正在WPU基材平星散精良(图3g)。

　　对纯 WPU和WPU纳米复合膜的燃烧行径实行商量，全豹样品正在被火焰点燃后移开。如图4a所示，纯WPU膜热烈燃烧，且燃烧进程中展示要紧的滴落气象，熔融滴落疾速点燃脱脂棉，7 s后WPU膜全部燃烧掉。比拟之下，WPU/30纳米复合膜正在燃烧 0.5 s后随即自熄，而且正在通盘燃烧进程中没有出现熔融滴落(图 4b)。其余，通过原位自拼装手腕将 FG、CuP 和ZTC联结正在一道，不妨明显擢升WPU膜的LOI值和低浸PHRR和THR(图 4c-e)。差别WPU样品的残炭的 SEM 图如图 4f-h所示，解说增加 明显降低了炭碳的致密度，说领会对WPU膜的协同阻燃效应。其余，通过TG-IR本领测定纯WPU和WPU/30纳米复合膜的裂解产品，如图 4i所示。结果，提出了 正在 WPU 中的阻燃机理，如图 4j所示。

　　图5a揭示了差别样品的面内λ随温度的转变情状。个中，当的增加量为30 wt%期间，25 °C下λ到达12.7 W m K。图 5b 揭示了通过差别导热模子拟合WPU/纳米复合膜的λ，以阐明异质组织对WPU纳米复合膜导热本能的影响。图 5c揭示了造备的 WPU/纳米复合膜的导热机造。图 5d仿真差别质料的导热行径。图5e-f揭示了正在 10-10 Hz差别样品的ε与介电损耗。个中，WPU/30纳米复合膜的ε最低，为2.92。将WPU/与以往报道文件中差别质料的导热本能及介电常数实行比拟，如图g-h所示，WPU/30 纳米复合膜正在最低的导热填料含量下呈现出最高的λ与ε。

　　图5.导热性和介电本能。a WPU样品的面内λ随温度转变的弧线。b 差别导热方程模仿WPU样品的λ。c 导热机造示贪图。d 行使有限元仿真模子对导热本能实行仿真。差别样品的e ε与 f 介电损耗。g样品正在10 Hz下的ε。h差别质料的面内λ和导热填料增加量比拟。i 差别质料的面内λ和ε比拟。

　　如图6所示，将WPU/30划分行使于智好手机和LED中，结果显示，与贸易样比拟，WPU/30不妨低浸智好手机中CPU表观温度和LED芯片温度达10.3 °C和10.3 °C，显示出优异的热处置本能，希望行使于微电子修筑等界限。

　　图6. 导热行使。a WPU/30纳米复合膜正在手机中的热处置示贪图。b-c 手机正在差别事业条款下的红表热像图。d 相对应的温度-工夫相合弧线纳米复合膜正在LED中的热处置示贪图。f-g LED正在差别事业条款下的红表热像图。h 相对应的温度-工夫相合弧线。

　　本文策画出一种拥有异质组织的多功用纳米增加剂，并采用LBL拼装战略造备出WPU/纳米复合膜。所造备的 WPU 纳米复合膜拥有高拉伸强度、优异的阻燃性、优异的导热本能和低ε。通过FG、CuP和ZTC的协同感化，WPU/30 纳米复合膜拥有优异的阻燃本能(LOI值降低了 55.6%，PHRR和 THR划分低浸了 66.0%和 40.5%)，高导热性(λ到达12.7 W m K)和低ε(2.92)。WPU纳米复合膜行使于正在高功率智好手机和 LED 模块中，拥有卓着的散热才气和冷却恶果。这种高本能的WPU纳米复合膜希望正在微电子修筑中实行行使。

　　宋安好博士是澳大利亚南昆士兰大学农业与境遇科学学院的毕生教化，英国皇家化学会会士 (FRSC)，澳大利亚商量理事会来日商量员(等同于商量基金委杰青)，科瑞思安高倍引学者。宋教化的商量界限紧要召集正在阻燃剂(涂料)、高新能高分子质料及其复合质料、和微塑料对农作物孕育的影响及其执掌等方面商量，全力于办理电子、能源、交通、修设、境遇和农业等界限存正在的合头科知识题与本领离间。目前已正在国际出名期刊如Science, Advanced Materials, 和Macromolecules 等期刊上公告学术论文330余篇，论文总援用达25400余次，H-指数97(谷歌学术)。负担多个学术期刊副主编和编委。

　　河海大学境遇学院教化、博士生导师，河海大学姑苏商量院兼职副院长，境遇学院院长帮理(国际配合)。主理国度天然科学基金项目2 项、国度中心研发项目子课题 1 项、西藏自治区中心研发项目1项和办事地方坐蓐项目30余项。商量效率得回江苏省科技前进二等奖1项和训诫部科技前进二等奖2项。

　　Nano-Micro Letters《纳微速报(英文)》是上海交通大学主办、正在Springer Nature盛开获取(open-access)出书的学术期刊，紧要报道纳米/微米标准相干的高程度作品(research article, review, communication, perspective, highlight, etc)，包含微纳米质料与组织的合成表征与本能及其正在能源、催化、境遇、传感、电磁波摄取与屏障、生物医学等界限的行使商量。已被SCI、EI、PubMed、SCOPUS等数据库收录，2023 JCR IF=31.6，学科排名Q1区前3%，中国科学院期刊分区1区TOP期刊。多次荣获“中国最具国际影响力学术期刊”、“中国高校喧赫科技期刊”、“上海市精品科技期刊”等信誉，2021年荣获“中国出书当局奖期刊奖提名奖”。迎接合切和投稿。

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　　Agronomy：华中农业大学何燕红副教化配合创修特刊——抚玩植物花的孕育机造:从成花诱导到发育