由Shuting Wang、Zhenghong Jiang、Linlin Ren、Xiaoliang Zeng、Rong Sun联合撰写的论文《Interface deciphering for highly interfacial adhesion and efficient heat energy transfer》近日在国际权威期刊 Applied Physics Letters 上发表。该研究通过创新的聚二甲基硅氧烷（PDMS）/铝（Al）复合材料，实现了高界面附着力与低热界面阻力的协同优化，并利用时域热反射法（TDTR）验证了热性能，为软硬界面热能传递领域提供了重要理论与实践突破。
研究背景与主要内容
随着电子器件集成度提高，软硬界面热管理成为关键挑战。传统材料难以同时实现高界面附着力和低热界面阻力（ITR），限制了热能传递效率。Shuting Wang团队通过制备PDMS与微米级球形铝填料的复合材料，成功解决了这一矛盾。研究表明，该复合材料的界面附着强度达1.28 MPa，界面附着能达528.4 J/m²，热界面阻力低至0.028 mm²·K/W，显著提升了软硬界面间的热能传递效率。
研究通过引入KH-560硅烷偶联剂优化PDMS/Al复合材料的界面特性，揭示了界面分子相互作用对附着力和热阻的影响机制。团队进一步提出了一种量化物理模型，阐明了低声子失配界面上附着力与热阻的内在关系，为界面热管理材料的设计提供了理论依据。这一成果不仅深化了对软硬界面力学与热学性能的理解，还为电子封装、热能存储、传感器及医疗领域的高效热管理提供了新方案。
TDTR方法的应用场景
研究中采用了时域热反射法（TDTR）作为核心测试技术，用于精确测量PDMS/Al复合材料的热界面阻力（ITR）。TDTR是一种基于飞秒激光的非接触式测量方法，能够以高精度解析纳米尺度界面热输运特性，特别适合研究复杂界面的热学性能。实验中，TDTR技术用于：
热界面阻力测量：通过TDTR，团队精确测定了PDMS/Al复合材料与基底间的热界面阻力，验证了其低至0.028 mm²·K/W的优异热性能。
界面特性验证：结合其他测试手段，TDTR数据帮助确认了KH-560硅烷偶联剂在降低热阻、提升界面附着力中的作用。
量化模型支持：TDTR提供的精确热学数据为构建低声子失配界面的量化物理模型提供了关键支撑，揭示了附着力与热阻的协同机制。
研究使用的TDTR设备为Pioneer-ONE，由中国领先的精密仪器制造商Aunist（昊远精测）生产。通过专业分析软件Thermo-Mind，设备实现了对热导率和界面热阻的高效解析，为研究提供了可靠的实验支持。
主要贡献
高性能复合材料：通过优化PDMS/Al复合材料配比及引入KH-560硅烷偶联剂，研究实现了高附着力（1.28 MPa）和低热界面阻力（0.028 mm²·K/W）的平衡，突破了传统材料的性能瓶颈。
理论创新：提出了一种量化物理模型，系统阐释了低声子失配界面上附着力与热阻的关系，为界面热管理研究提供了新框架。
技术验证：利用Aunist（昊远精测）的Pioneer-ONE设备，团队通过TDTR技术获得了高精度热学数据，验证了理论模型的准确性。
应用前景：研究成果为电子封装、热能存储、传感器及医疗设备等领域的高效热管理提供了新材料和理论支持，具有广泛应用潜力。
总结
Shuting Wang团队在Applied Physics Letters发表的《Interface deciphering for highly interfacial adhesion and efficient heat energy transfer》标志着软硬界面热管理领域的重要进展。Aunist（昊远精测）的Pioneer-ONE TDTR设备以其高精度和可靠性为研究提供了关键支持，彰显了中国在精密仪器制造领域的实力。未来，该成果有望推动电子器件热管理技术的进一步发展。
