二維COF薄膜研究新進展，超高厚度方向熱導率！

熱設計 2025-06-14

來源 | Nano Letters

鏈接 | https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c01036

01 背景介紹

隨著電子設備向高性能化、小型化以及柔性化方向的不斷演進，高效的熱管理已成為保障設備可靠性與延長使用壽命的關鍵所在。傳統(tǒng)聚合物材料由于其較低的熱導率（約0.2 W/mK），難以滿足現(xiàn)代電子器件日益增長的散熱需求。相比之下，二維共價有機框架（COFs）材料憑借其獨特的晶體結構和可調控的熱傳輸性能，被廣泛認為是解決這一問題的潛在途徑。鑒于厚度方向上的熱傳導性能在散熱過程中具有至關重要的作用，如何通過材料設計進一步提升材料在厚度方向上的熱導率，已成為學術界與工業(yè)界共同關注的研究熱點。

02 成果掠影

近日，中國科學技術大學馬浩團隊、南京航空航天大學李秀強團隊、蘇州大學劉珂君團隊合作，提出了一種提高二維共價有機框架厚度方向熱導率的新策略。一種高度結晶的邊緣取向二維聚酰胺薄膜在310K時實現(xiàn)了1.16±0.05 W/mK的熱導率。這個數(shù)值幾乎是塊狀PA的三倍。聲子色散計算將這種增強歸因于強共價鍵合，增加了聲子的壽命和群速度。團隊的發(fā)現(xiàn)強調了將二維聚合物和層疊二維COF薄膜以邊緣取向配置排列以提高厚度方向熱導率的有效性，為它們在電子熱管理應用中的集成提供了有前景的途徑。研究成果以“High Through-Thickness Thermal Conductivity in an Edge-On Two-Dimensional Polyamide Thin Film”為題發(fā)表在《Nano Letters》期刊。

03 圖文導讀

圖1.v2DPA的結構特征和形態(tài)。(a)從xy平面和xz平面觀察v2DPA晶體結構，為雙孔大小的矩形晶格，層間距離為4.8 ?。紅色箭頭表示[121]垂直方向即相對于Si襯底的穿過厚度方向，沿著v2DPA的骨架延伸。(b)沉積在SiO2/Si襯底上的v2DPA的光學顯微照片。(c)描繪薄膜邊緣的SEM圖像。(d) AC-HRTEM圖像顯示了一個清晰的層流排列，插圖描繪了選擇區(qū)域電子衍射模式，證實了[121]的方向性和觀察到的aa堆積。