近日，中科院苏州纳米所研究员李清文课题组将高导电、高导热的铜纳米线引入碳纳米管纸，制备出具有高热导率和电导率的新型碳纳米管基散热材料。相关成果发表于《碳》杂志。
据了解，碳纳米管具有极高的轴向热导率，因而在大功率电子器件散热材料中被寄予厚望。然而，其小尺寸特性，还有碳纳米管之间及其与复合材料基体之间较大的接触电阻和接触热阻，使得现有碳纳米管复合材料热导率与人们的期望相距甚远，严重制约了实际应用。
李清文团队在前期研究中发现，表面荷负电的羧基化碳纳米管能够实现在硅脂中的高浓度分散并形成导热良好的三维网络，可大幅降低导热硅脂的传热阻抗。
在此基础上，团队通过控制碳纳米管的长度、管径等因素，制备出了具有理想三维网络结构的柔性碳纳米管纸，其传热阻抗低于导热硅脂和商用散热石墨片，且具备固态自支撑特性，在作为导热界面材料时，能够在不污染器件表面的条件下实现高效传热。
另据了解，纯碳纳米管由于导热网络密度偏低，且其中含有大量碳纳米管搭接，使得导热性和导电性仍低于人们的期望。
为此，团队巧妙地将高导电、高导热的铜纳米线引入碳纳米管纸，由两种纳米线组成的互穿三维网络最终成功实现10 W/（m·K） 的热导率和超过105S/m的电导率。
专家表示，鉴于其优异的热传导性能，这种新型材料有望应用在微电子互联和热界面材料领域。
该项工作得到了国家自然科学基金、科技部“973”计划、江苏省产学研合作创新项目和江苏省国际合作项目等的资助。
