来源：“易丝帮”公众号
在高压输变电设备运行过程中，会持续产生大量热量，材料在高温与强电场的长期耦合作用下，极易发生电热老化，进而导致机械强度劣化和绝缘性能下降，严重影响设备的安全性与服役寿命。与此同时，在LED照明、电池封装以及微电子器件等领域，电子元件内部的局部热量不断积累，不仅限制了器件向更小型化、高集成化方向发展，还会引发性能衰退甚至失效，成为制约相关技术进步的关键瓶颈。
近日，中国科学技术大学龚兴龙教授团队在期刊《Chemical Engineering Journal》上，发表了最新研究成果“Biomimetic hetero-multilayer insulation films with advanced thermal conductivity and mechanical performance”。受棕榈果实启发，研究者通过逐层真空过滤和热压工艺，制备出芳纶纳米纤维(ANF)/聚乙烯醇(PVA)/氮化硼(BNNS)多层异质层压膜，与单层均质的ANF/PVA/BNNS薄膜相比，实现了高导热与力学强度的兼顾。
图1：多层异质层压膜制备流程。
通过异质结构设计，调控每层中BNNS的含量。外层ANF含量较高，形成致密的ANF网络，承载外部应力、抵抗拉伸与弯折，赋予材料出色的柔韧性与抗疲劳性。相比于外层，中间层富含BNNS。通过真空抽滤以及热压工艺，使其在面内有序排列，构建连续导热通路。同时，引入PVA作为交联剂，改善无机填料和有机基质之间的界面相互作用，进一步提高薄膜的力学性能与导热能力。最终，该薄膜有着13.34 MJm-3的拉伸韧性以及7.07Wm-1K-1的高热导率。
图2：APB-X和APB-LY薄膜的热学性质及热传导模拟。
图3：APB-X 和 APB-LY 薄膜的拉伸强度和抗疲劳性能测试。
同时，得益于ANF和BNNS的优异介电性能，复合薄膜在100Hz-1MHz频段介电常数稳定，介电损耗始终低于0.01，即便在1GHz-6GHz的5G常用频段内仍保持低损耗特性。在0-150℃范围内介电性能几乎无波动，展现出优异的温频稳定性。其体积电阻率超1013.cm，击穿强度高达 156.1kVmm-1，远超电子设备绝缘材料阈值，满足柔性电子和高压设备的严苛绝缘要求。
图4：APB-X 和 APB-L10 薄膜的电绝缘性能。
此外，将多层异质层压膜用于无线充电线圈散热时，相比于其他常见薄膜，该复合薄膜能使PCB板的工作温度最低，同时实现最高的充电功率。这些核心性能使其成为复杂服役环境下高性能热管理与绝缘防护的理想材料，因此，该仿生异质层压膜在柔性电子设备、高压电气装备、无线充电系统等多个关键领域具有广阔的应用前景。
图5：多层异质层压膜的应用展示。
论文的第一作者为中国科技大学工程科学学院研究生林仕煜，通讯作者为龚兴龙教授，论文贡献者还包括王宇副教授、吴建鹏博士后和张峻硕博士后。该研究得到了国家自然科学基金、火灾创新群体基金、中国博士后科学基金、中科大微纳研究与制造中心、中科大理化科学实验中心、以及中科大工程与材料科学实验中心的资助和支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.173680
人物简介
龚兴龙博士，中国科学技术大学近代力学系讲席教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，享受国务院政府特殊津贴。现任中国科学技术大学“智能材料和振动控制实验室”负责人、中科院材料力学行为和设计重点实验室主任、中国力学学会·中国化学会流变学专业委员会副主任、安徽省振动工程学会常务副理事长、火灾科学国家重点实验室双聘教授。目前主要研究方向为新型智能材料的研制、机理、力学行为的研究及其在土木结构、运载工具等方面的应用；实验力学先进测量方法、技术与应用；热防护材料与结构力学等。已发表SCI收录论文四百余篇，授权专利50余项。自2019年斯坦福大学发表 “World Ranking of Scientists (2%)”以来，连续6年入选该榜单。2020年以来，已连续6年入选Elsevier发布的“中国高被引学者榜单”。