文章出处：高分子科技
近年来，随着智能柔性热管理器件的不断发展，作为导热元件的柔性弹性体材料在实际应用中的需求日益突出。现有研究中，将刚性导热增强相颗粒分散到聚合物基体中，是设计柔性导热弹性体的主要方法。然而，刚性填料与聚合物基体中的刚度失配会导致复合材料体系韧性的降低，同时刚性填料的过度添加也严重影响了复合材料的柔性。因此，探索兼具优异力学和热学性能的高性能导热弹性体材料具有较高的科研意义与应用价值。
近日，中国科学技术大学龚兴龙教授课题组通过机械搅拌-硫化成型的制备工艺，将不同体积分数的液态金属微液滴（LM）分散到聚硼硅氧烷弹性体（PBSE）基体中，研制出一种高性能的液态金属增强柔性导热弹性体复合材料（LM/PBSE）（图1）。在此基础上，分别探究液态金属体积分数和聚硼硅氧烷弹性体组分对于LM/PBSE复合材料单轴拉伸性能、裂纹扩展性能和导热性能的影响，验证了聚硼硅氧烷弹性体与液态金属的固-液结合机制可同步优化LM/PBSE体系的力学性能与导热性能（图2-图4）。与此同时，由于聚硼硅氧烷弹性体基体独特的应变率硬化特性和粘结性能，LM/PBSE还表现出良好的复杂载荷环境适应性（图5-图6）。最后，利用性能最优化配比下的LM/PBSE，开展了复合材料在快速热伪装、柔性可拉伸散热基体、高性能手机壳材料等领域的应用探索研究（图7）。
图1. LM/PBSE的制备工艺、微观结构表征与流变学性能
图2. LM/PBSE的单轴拉伸性能、LM的单轴拉伸作用机理以及与常见弹性体材料力学性能的对比
图3. LM/PBSE的抵抗裂纹扩展性能
图4. LM/PBSE的导热性能
图5. LM/PBSE的抗冲击性能
图6. LM/PBSE的粘接性能
图7. LM/PBSE的应用探索研究
综上，这项工作成功研制出一种兼具优异力学性能和导热性能的LM/PBSE复合材料，拓展了聚硼硅氧烷聚合物体系在高性能导热领域的应用。
以上工作成果以“High-Performance Liquid Metal/Polyborosiloxane Elastomer toward Thermally Conductive Applications”为题发表在《ACS Applied Materials & Interface》期刊上。论文的第一作者为中国科学技术大学工程科学学院博士研究生赵春宇，通讯作者为中国科学技术大学工程科学学院龚兴龙教授、王宇副教授和邓华夏特任研究员。该研究得到国家自然科学基金委、中国科学技术大学微纳研究与制造中心的资助和支持。
原文链接：
Zhao CY, Wang Y, Gao L, Xu YQ, Fan ZY, Liu XJ, Ni Y, Xuan SH, Deng HX, Gong XL. High-performance liquid metal/polyborosiloxane elastomer toward thermally conductive applications. ACS Appl. Mater. Inter., 2022. DOI: 10.1021/acsami.2c04994.