?熱界面材料（TIMs）是電子設備散熱的關鍵組成部分，常被用于填充發(fā)熱器件與散熱器之間的縫隙，通過增加兩者之間接觸面的有效面積來提升熱傳輸性能，使得熱量能夠快速散失，最終實現(xiàn)高效的熱管理。不過隨著人工智能、5G等新興技術的不斷發(fā)展，對于TIMs的散熱要求也越來越高，設計高性能指標的TIMs正在成為研究熱點之一。
TIMs主要分為碳基、金屬基、陶瓷基、聚合物基四大類，其中聚合物基TIMs因其材料量輕，成本低以及優(yōu)異的化學穩(wěn)定性等優(yōu)勢，普遍存在于各種工業(yè)應用中。不過由于聚合物基體通常表現(xiàn)出更低的熱傳導，因此要設計高性能指標的TIMs就得通過降低基體和填料之間的界面熱阻或利用填料構建有效的導熱路徑來實現(xiàn)。
一、降低基體和填料之間的界面熱阻
聚合物基體與無機導熱填料之間往往存在著極性差異，即使在高填充量的情況下，也難以實現(xiàn)完全接觸，因此填料與基體兩相界面之間往往存在著較大的界面熱阻。為了降低兩者之間的界面熱阻，可從對填料的改性，提升兩者相容性入手。
1、共價鍵改性
共價鍵改性時通過在導熱填料表面引入特定的化學基團，如氨基（-NH?）、羧基（-COOH）、硅烷基（-Si(OH)?）等，使得其能夠與聚合物基體發(fā)生化學反應形成穩(wěn)定的共價鍵，顯著改善填料與基體之間的界面相容性，從而降低界面熱阻并增強復合材料的整體熱導率。目前常用的共價鍵改性方法有硅烷偶聯(lián)劑法等。
硅烷偶聯(lián)劑法：
硅烷偶聯(lián)劑是最具代表性的偶聯(lián)劑，它對表面具有羥基的無機粒子最有效，它既具有能夠與有機聚合物反應或相容的功能基團（如氨基、環(huán)氧基、乙烯基等），也具有可水解的硅烷基團，在水環(huán)境下，硅烷基團發(fā)生水解生成硅醇（Si-OH），隨后硅醇與無機填料表面的羥基發(fā)生縮合反應，形成共價鍵，而有機功能基團則可以與聚合物基體發(fā)生物理纏結或化學交聯(lián)，最終實現(xiàn)填料與聚合物基體之間的相容性和界面結合力的提升，降低界面熱阻。
2、非共價鍵改性
非共價鍵改性主要依賴于靜電相互作用、π-π相互作用、范德華力和氫鍵等物理相互作用來增強填料與聚合物基體之間的界面結合力，從而改善填料在聚合物中的分散性，減少界面熱阻并提高導熱性能。由于不涉及化學反應，這種方法不會破壞填料本身的結構，能夠保持填料的固有性能，不過非共價鍵相互作用相對較弱，改性效果一般不如共價鍵改性。
二、構建有效導熱路徑
導熱填料復配
單一類型的導熱填料往往難以達到理想的填充效果，而通過復配不同粒徑、形狀的填料，可以有效提高填料在基體中的填充效率和堆積密度，從而實現(xiàn)填料之間更好的連接并增加界面之間聲子傳輸?shù)臋C會，比如利用大尺寸填料和小尺寸填料復配，可以使小顆粒填充大顆粒之間的空隙，從而形成更加致密的結構，減少空氣間隙，增強導熱通路。而利用球形與纖維狀、片狀等一、二維導熱填料復配，則可以在三維空間內(nèi)更容易形成導熱橋接，從而顯著提高整體導熱性能。

一般來說，除了可以利用顆粒相同類型但形狀和尺寸不同的填料按一定比例復配，也可利用種類、尺寸、形貌均不同的填料來進行復配，不僅可以提高填充率，也能夠產(chǎn)生協(xié)同增強作用，實現(xiàn)聚合物基TIMs的高熱導率，但這也將形成更多的填料/填料和填料/基體界面，從而產(chǎn)生較高的界面熱阻。

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來源：粉體圈