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可变形热管理系统对高性能柔性电子的发展至关重要。其中，基于高热导镓基液态金属的复合导热材料是近年全柔性、可变形热管理系统研究的热点之一。然而，液态金属微粒在应力下的形变和团聚往往导致寄生导电，存在短路的风险。此外，增加液态金属微粒的含量（20vol%）还会导致复合材料机械性能的下降。为解决这一具体问题，新加坡南洋理工大学PooiSeeLee课题组提出了一种制备具有EGaIn纳米颗粒高体积占比（40vol%）导热弹性体策略。具体方法如下：先用羧酸功能化的聚二甲基硅氧烷（COOH-PDMS-COOH）对EGaIn纳米颗粒进行表面修饰，并通过与表面修饰过的EGaIn纳米颗粒交联形成PDMS基体。尽管在弹性体中EGaIn纳米颗粒的体积比很高，EGaIn纳米颗粒复合材料仍然保持低的弹性模量（6.91kPa），即使在机械应力下也保持电绝缘。在实际应用层面，这种导热弹性体可以用作热电器件高效的热界面层。相关工作以“DeformableHighLoadingLiquidMetalNanoparticlesCompositesforThermalEnergyManagement”为题发表在《AdvancedEnergyMaterials》上。图文介绍：图1（a）EGaIn纳米颗粒表面修饰及复合材料（SMEE）制备示意图；（b）表面改性EGaIn纳米颗粒粒径分布直方图（插图:表面改性EGaIn纳米颗粒悬液）；（c）EGaIn纳米颗粒的透射电镜图像。图2（a）COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2与SMEE的应变-应力曲线；（b）SMEE实物图；（c）SMEE在拉伸前后的扫描电镜图像；（d）不同应变下，SMEE相对介电常数表征；（e）不同应变下，介质损耗角的表征；（f）不同应变下，SMEE电阻率的变化。SMEE即便加载了高体积含量（44vol%）的EGaIn纳米颗粒，依然保持柔软和可变形的特点（图2a、b）。当弹性体拉伸到%时，可以看到EGaIn颗粒轻微的形状变形，但没有明显的各向异性形变如针形（图2c右侧图像）。随着拉伸，SMEE的相对介电常数略有降低，这与EGaIn纳米颗粒的微小变形有关（2d）。此外，SMEE的介电损耗角（图2e）和电阻率（图2f）的表征结果证实了SMEE在不同拉伸率下是电绝缘的。图3（a）EGaIn纳米颗粒的体积占比对导热率的影响；（b）A）Sylgard、B）Ecoflex00-30、C）COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2、D）未修饰EGaIn/COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2和E）SMEE的导热系数；（c）定向导热系数测量示意图；（d）未修饰EGaIn/COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2的导热系数与应变关系图；（e）SMEE的导热系数随应变变化曲线。未修饰EGaIn/COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2和SEMM的导热系数在拉伸下呈现截然相反的变化规律（图3d、e），其原因在于：未修饰的EGaIn微粒/COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2的各向异性导热系数归因于EGaIn微粒（≈10μm）在拉伸下的各向异性变形和拉伸引起的微粒排列，在拉伸方向EGaIn微米颗粒平行排列同时变形为针状，在拉伸方向具有更好的导热性。对于SMEE内的纳米级EGaIn颗粒而言，使EGaIn纳米颗粒变形，需要更大的外力。因此，EGaIn纳米颗粒有限的各向异性变形抑制了SMEE的拉伸方向导热系数的增加。图4（a）以SMEE作为热管理界面的热电器件结构示意图（左）及实物图（右）;（b）以COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2（上）和SMEE（下）作为热界面热电器件的时温度变化图像;（c）以SMEE和COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2作为热界面的热电器件实物图像（左）和热电器件顶部区域温度随时间的变化。图5（a）以COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2和SMEE作为热电器件热界面的热传输示意图；以COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2（黑色）,未修饰EGaIn微粒/COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2（红色）,SMEE（蓝色）作为热界面的热电器件的输出电压（b）和输出功率（c）随ΔT的变化曲线。图6以COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2（黑色）、未修饰EGaIn/COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2（红色）、SMEE（蓝色）作为热界面的热电装置的归一化输出电压（a）和功率（b）随压强的变化；（c）未修饰EGaIn/COOH-PDMS-CONH-PDMS-NH2和SMEE作为热管理界面在压力下的热传输示意图。论文链接：

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