青大：制备具有先进热管理能力、透气的可穿戴电子产品新路径

小型化和高功率密度的可穿戴电子设备要求具有先进的热管理能力、出色的柔性和优异的渗透性。然而，由于高导热性与渗透性和柔韧性之间的冲突，很难同时实现这些目标。

近日，青岛大学孙彬教授团队报告了一种方法，通过将具有高导热性的氮化硼纳米片(BNNSs)层涂在图案化电纺丝热塑性聚氨酯(TPU)纤维垫的网格上，制造了具有先进热管理能力的柔性，透气复合材料。复合材料表现出显著的增强导热性，同时保持本能的透气性。当复合材料集成到柔性器件中时，其饱和工作温度与纯Ecoflex封装相比显着下降。在超过2000次的弯曲释放过程中，表面温度波动小于0.5°C。最后，提出了一种具有先进热管理能力的可穿戴电子产品的原型。该研究成果以《A new route to fabricate flexible, breathable composites with advanced thermal management capability for wearable electronics》为题，发表在《NPJ Flexible Electronics》。

在这项工作中，通过制造一种具有先进的热管理能力、出色的灵活性和优异的渗透性的复合材料来实现这一“不可能完成的任务”。这种复合材料是基于图案化的静电纺TPU纤维垫制成的，然后沿着图案化结构的网格涂覆Ecoflex-BNNSs层。选择BNNS是因为它具有超高导热系数(~ 1700-2000 W m−1 K−1)和高纵横比二维(2D)形貌。此外，当用于现代电气设备和电子设备的热管理和包装时，它是一种电绝缘体，可以防止它可能产生的信号屏蔽和短路问题。结果表明，与纯图案纤维结构相比，复合材料的导热性提高了4442%，同时保持了固有的透气性。在将其集成到柔性器件中后，具有25% BNNSs的样品的饱和工作温度比纯Ecoflex封装的样品显着下降。即使在超过2000次的连续弯曲释放过程中，表面温度在小于0.5°C的小范围内波动，仅为纯Ecoflex包装的六分之一。最后，提出了一种具有理想结构和先进热管理能力的可穿戴电子器件的原型。我们的研究结果应该能够为下一代可穿戴设备的制造提供一条可行的途径。

总之，本研究提供了一种简单的方法来制造既具有增强的热管理能力和卓越的灵活性的复合材料，同时保持优异的渗透性。它是通过将Ecoflex-BNNSs层沉积在图图化静电纺TPU纤维膜的网格上实现的。除了热导率比纯图案纤维结构提高了4442%之外，透气性也有最小的退化。当应用于可穿戴电子产品时，样品的饱和工作温度与纯Ecoflex包装相比显着下降。即使在2000多次连续弯曲释放过程中，表面温度波动也在0.5℃以内，表明复合材料具有热稳定性。最后，由于静电纺丝的优点，提出了一种具有理想结构和先进热管理能力的可穿戴电子产品的原型。我们相信我们的研究结果为下一代可穿戴设备的制造提供了见解。

https://www.nature.com/articles/s41528-023-00257-0