随着电子设备集成度的不断提高和功率密度的不断提高，许多电子设备的热管理对于确保其可靠运行变得越来越重要。特别是，热界面材料 (TIM) 通过增强电子设备界面之间的热耦合来实现高效散热，从而成为热管理的重要组成部分。传统的 TIM 是含有导热填料的聚合物基复合材料。虽然聚合物基体赋予 TIM 填充界面处气隙的灵活性，但它们的热性能通常受到聚合物中较差的热传输的限制。具有金属填料的镓基液态金属 (LM) 复合材料是一类新兴的热界面材料 (TIM)，它们的金属性质确保了固有的高热导率（κ）和良好的热传输性能。液态金属的流动性使它们能够填充电子芯片和散热器之间的气隙。然而，镓与许多金属填料（如铜和银）之间的原位合金化会导致复合材料稳定性降低。

鉴于此，上海交通大学宋成轶副教授、邓涛教授和北卡罗来纳州立大学 Michael Dickey教授提出了一种界面工程方法，使用3-氯丙基三乙氧基硅烷 (CPTES) 作为有效的热连接剂和LM基体中铜-镓氧化物界面的扩散屏障，从而提高 (EGaIn-CuP) 复合材料的热导率和稳定性。通过将LM与CPTES改性的铜颗粒混合，热导率高达 65.9 W m-1 K-1，这是报告的具有金属填料的镓基液态金属复合材料的最高值之一。此外，可以通过改变硅烷分子的端基来调整热导率。这种复合材料作为TIM的潜在用途也显示在计算机中央处理单元的散热中。这项工作提供了一种不同的方法来制造高性能LM基复合材料，并可能进一步推动它们在各个领域的应用，包括热管理系统、柔性电子产品、消费电子产品和生物医学系统。相关工作以“Liquid Metal Composites with Enhanced Thermal Conductivity and Stability Using Molecular Thermal Linker”为题发表在国际顶级期刊《Advanced Materials》上。

作者通过对CuP填料进行硅烷表面改性，成功合成了具有增强导热性和稳定性的液态金属-铜复合材料。这种在末端具有氯基团的硅烷用作分子热连接剂。导热系数高达65.9 W m-1 K-1，是液态金属-金属填料复合材料有史以来报告的最高值之一。覆盖在CuP上的硅烷分子还在铜和EGaIn基体之间形成扩散屏障在很大程度上减慢了合金的形成速率并提高了复合材料的稳定性。CPU散热测试证明了EGaIn-CuP@Cl复合材料的热性能。这项工作为制造高性能液态金属复合材料提供了一种替代方法，可能会进一步推动它们在许多领域的应用。

特殊的是，这篇论文的第一作者不是博士生，也不是研究生，而是一名00后的本科生。

让我们一起来了解这位材料“后浪”，以及他发文的心路历程吧！

王晗：上海交通大学材料科学与工程学院2018级本科生，F18致远工科荣誉计划成员，材料学院国际化试点班成员
学业情况：曾获香港董氏奖学金，致远荣誉奖学金，上海交通大学三好学生，上海交通大学优秀团员等荣誉。
 

科创活动：“钱学森杯”科技创新竞赛一等奖，美国大学生数学建模竞赛F奖，入选上海交通大学䇹政项目，第二十期优秀大创项目。

机缘巧合下，王晗在致远荣誉计划的参观活动中偶遇宋成轶老师，并聊的十分投机，以此为契，他进入了邓涛老师的课题组，开始自己正儿八经的科研路。

 

在课题组，王晗主要研究的是热界面材料，通俗的来说，就是帮助电子器件散热的一种材料。电脑在使用的过程中会产生大量的热量，如果得不到及时的耗散，热量的积压会对电子元件的寿命、使用效率产生很大的影响。使用热界面材料填充于散热器件和发热器件之间，可以有效帮助热量交换。该项材料有着良好的应用前景。

 

 

充满挑战的投稿之路

 

 

 

 

对于王晗来说，这项课题研究与发表的过程并非一帆风顺。

 

在项目初期的摸索阶段，知识储备与相关经验不足的王晗铆足劲做了一个半月的实验，却发现结论已经被别人证明了。深受打击后，他很快振作起来，意识到是自己没有平衡好花在实验与文献阅读上的时间。他开始查阅了大量文献，积极向指导老师邓涛和宋成轶请教。经过一次又一次的试错，终于在实验上取得突破性的进展。王晗原以为，相比取得突出的实验成果，撰写论文应该是轻而易举的事，但实际上，身体力行做实验和用逻辑总结自己的实验成果完全是两码事。在截稿日期的前一天，论文的文稿刚完成30%，他一边通宵写论文，一边在线上和指导老师宋成轶远程讨论。王晗熬了一整夜，宋老师也熬了一整夜，说起这段经历，王晗至今都很感动。

 

写作过程中印象最深的一段时间，是文章返修恰逢考试月。王晗白天做实验，晚上复习考试，连着一个月都在自习室熬夜，三点回寝室，八点又爬起来去实验室。“这是一个通过努力就可以解决的问题，那我为什么不去试一试？”这一信念支撑着王晗坚持了下来，最终为本次投稿之路画上了一个圆满的句号。

 

 

 

 

在经历中成长

 

 

 

 

谈起这段经历，王晗总结了几点做科研的要点。一是要细心，要留意实验中所出现的各种实验现象，这可能是你提出新思路的第一步；二是要严谨，在实验中，对于一些无关变量正确的把握，是成为一个优秀的科学工作者必须具备的素质；三是要扎实的理论基础，想做深入、前沿的研究，没有扎实的基础，研究很难走的特别远。

 

作为本科生，课程安排多，学习任务紧。在如何平衡好科研和学习的问题上，王晗也有一些心得。大三上学期，王晗从早到晚都在埋头做实验，留给学习和做作业的时间很少。“熬夜实验，上课补觉”，即使考试周拼命复习，但材料物理期终考试还是不理想。于是，他调整了自己，即使很困，也强迫自己认真听课，多做笔记，利用课后作业复习，让成绩回到了之前的水平。