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  環(huán)氧樹脂具有良好的機械性能、突出的電氣絕緣性和耐化學腐蝕性，以及易加工成型和低成本等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于電子封裝、覆銅板、印刷電路板和無線基站等領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂的本征導熱系數(shù)（λ）較低，約為0.2 W/(m·K)；且環(huán)氧樹脂在固化過程中會產(chǎn)生大量的羥基，容易形成過多的偶極或界面極化，難以滿足電子電氣設(shè)備及其元器件向小型化、高集成化、高密度化和高功率化發(fā)展對其本征高導熱和低介電常數(shù)（ε）的迫切要求。

  西北工業(yè)大學化學與化工學院顧軍渭教授“結(jié)構(gòu)/功能高分子復合材料”（SFPC）課題組長期從事本征高導熱環(huán)氧樹脂的可控制備及導熱機理研究。在課題組前期的研究工作中，從多尺度結(jié)構(gòu)設(shè)計出發(fā)，基于分子鏈液晶基元和拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)控，制備出一種基于聯(lián)苯液晶基元的主鏈型本征高導熱液晶環(huán)氧樹脂，其λ為0.51 W/(m·K)，約為通用環(huán)氧樹脂（E-51）λ的3倍（Compos Part B-Eng, 2020, 185: 107784）；設(shè)計合成了一種基于聯(lián)苯液晶基元的側(cè)鏈型環(huán)氧單體，再經(jīng)硫醇-環(huán)氧親核開環(huán)反應(yīng)制備出一種側(cè)鏈型液晶環(huán)氧樹脂膜，同步實現(xiàn)了本征高導熱（λ_∥為1.25 W/(m·K)；λ_⊥為0.33 W/(m·K)）與本征自修復功能（J Mater Sci Technol, 2021, 68: 209-215）；通過在苯并菲類盤狀液晶環(huán)氧樹脂中引入阻燃型共固化劑實現(xiàn)了其本征高導熱（λ_∥為1.30 W/(m·K)；λ_⊥為0.34 W/(m·K)）與本征高阻燃的協(xié)同效應(yīng)（Macromol Rapid Comm, 2022, 43: 2100580）；還通過一步縮合反應(yīng)合成了一種含柔性烷烴鏈的聯(lián)苯型液晶共固化劑，促使環(huán)氧樹脂固化網(wǎng)絡(luò)近晶相液晶結(jié)構(gòu)的形成，其λ為0.42 W/(m·K)（Polym Chem, 2022, 13: 6046-6053）。

  最近，SFPC課題組張軍亮副教授以4,4’-二羥基聯(lián)苯和環(huán)氧氯丙烷為原料合成了一種基于聯(lián)苯基元的液晶環(huán)氧單體（LCE），并采用含低極化率-CF₃基團的固化劑（BPAF）制備了兼具本征高λ與低ε的液晶環(huán)氧樹脂（LCE+BPAF）。聯(lián)苯液晶基元間的相互堆疊和氟原子對液晶有序結(jié)構(gòu)的促進作用共同促使環(huán)氧樹脂固化網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部有序結(jié)構(gòu)的形成，有效抑制了聲子散射，降低了分子極化率，同步實現(xiàn)了環(huán)氧樹脂本征高λ和低ε。LCE+BPAF固化物的本征λ為0.38 W/(m·K)，約為E-51樹脂λ的2倍。且LCE+BPAF在較寬頻率（10²~10⁶ Hz和8.4~12.4 GHz）和溫度（20^oC~240^oC）范圍內(nèi)均具有非常低且穩(wěn)定的ε。1MHz和10 GHz下的ε分別為2.75和2.72，均遠低于E-51樹脂的ε。LCE+BPAF樹脂還兼具優(yōu)異的耐熱性、絕緣性和疏水性。本工作近期以“Effect of the Structure of Epoxy Monomers and Curing Agents: Toward Making Intrinsically Highly Thermally Conductive and Low-Dielectric Epoxy Resins”為題發(fā)表于JACS Au（2023, DOI: 10.1021/jacsau.3c00582）上。第一作者為西北工業(yè)大學化學與化工學院張軍亮副教授，碩士研究生黨琳為共同第一作者，通訊作者為顧軍渭教授。

  同時，SFPC課題組本科生范學蓉和博士研究生劉政還以2,2''-雙(三氟甲基)-4,4''-二氨基聯(lián)苯、丁二酸酐及縮水甘油為原料，經(jīng)酰胺化、酯化反應(yīng)合成出兼具含氟基團、聯(lián)苯基元和柔性烷基鏈的含氟液晶環(huán)氧化合物（TFSAEy），并在液晶區(qū)間下以二氨基二苯甲烷（DDM）為固化劑制備TFSAEy/DDM樹脂。TFSAEy分子結(jié)構(gòu)中含氟基團和有序聯(lián)苯堆疊結(jié)構(gòu)的引入降低了TFSAEy/DDM樹脂固化網(wǎng)絡(luò)的極化率且提升了微觀有序程度，在賦予TFSAEy/DDM樹脂固化物高λ和低ε同時，同步提升了其力學性能、耐熱性能和耐磨性能。TFSAEy/DDM樹脂的本征λ為0.36 W/(m·K)；介電性能和導熱性能在不同溫度和頻率下均具有優(yōu)異的穩(wěn)定性，1 MHz下的ε為2.54；相應(yīng)的楊氏模量、耐熱指數(shù)、擊穿電壓、體積電阻率、摩擦系數(shù)和磨損率分別為5.73 GPa、188.7^oC、26.7 kV/mm、5.3×10¹⁵ Ω·cm、0.47 N·m和3.07×10⁶ μm³/(N·m)。本工作近期以“Ultra-low dielectric constant and highly thermal conductivity fluorine-containing epoxy resins with ordered liquid crystal structures”為題發(fā)表于SusMat（2023, DOI: 10.1002/sus2.172）上。第一作者為西北工業(yè)大學倫敦瑪麗女王大學工程學院的本科生范學蓉，化學與化工學院的博士研究生劉政為共同第一作者，通訊作者為顧軍渭教授。 

  論文信息：

  1. Junliang Zhang^#, Lin Dang^#, Fengyuan Zhang, Kuan Zhang, Qingqing Kong and Junwei Gu*. Effect of the Structure of Epoxy Monomers and Curing Agents: Toward Making Intrinsically Highly Thermally Conductive and Low-Dielectric Epoxy Resins. JACS Au, 2023, DOI: 10.1021/jacsau.3c00582.

  2. Xuerong Fan^#, Zheng Liu^#, Shuangshuang Wang and Junwei Gu*. Ultra-low dielectric constant and highly thermal conductivity fluorine-containing epoxy resins with ordered liquid crystal structures. SusMat, 2023, DOI: 10.1002/sus2.172.

  原文鏈接：

  1. https://doi.org/10.1021/jacsau.3c00582

  2. https://doi.org/10.1002/sus2.172

作者簡介：

張軍亮，河南鄭州人，西北工業(yè)大學化學與化工學院準聘副教授，主要從事本征導熱高分子及其復合材料的設(shè)計制備研究。主持國家自然科學基金青年科學基金項目、中國博士后科學基金特別資助項目和陜西省自然科學基礎(chǔ)研究計劃等基金項目6項。以第一和/或通訊作者在Angew Chem Int Edit, JACS Au和Macromolecules等期刊發(fā)表高水平SCI論文20余篇。

顧軍渭，浙江上虞人，教授、博導，國家級領(lǐng)軍人才。英國皇家化學會Fellow，英國皇家航空學會Fellow，英國材料、礦物與礦業(yè)學會Fellow�？祁Ｎò踩颉案弑灰茖W家”、愛思唯爾“中國高被引學者”。現(xiàn)任中國復合材料學會副秘書長/理事、中國復合材料學會導熱復合材料專業(yè)委員會常務(wù)副主任、陜西省高分子科學與技術(shù)重點實驗室副主任等。主要從事功能高分子復合材料和纖維增強先進樹脂基復合材料的設(shè)計制備及成型加工研究。以第一/第二完成人獲教育部技術(shù)發(fā)明獎、陜西省自然科學獎二等獎等省部級獎3項；獲中國復合材料學會青年科學家獎、中國化學會高分子創(chuàng)新論文獎、高分子成型加工及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展“新銳創(chuàng)新獎”等。主持國家自然科學基金聯(lián)合基金重點項目、技術(shù)基礎(chǔ)重點項目等省部級及以上項目20余項。以第一和/或通訊作者在Angew Chem Int Edit, Adv Mater和Sci Bull等期刊發(fā)表高水平SCI論文150余篇。4篇論文入選“中國百篇最具影響國際學術(shù)論文”、1篇論文入選中國科協(xié)優(yōu)秀科技論文。主/參編英文專著4部；授權(quán)國家發(fā)明專利34件。任Nano-Micro Lett、Natl Sci Rev、Compos Sci Technol等多個期刊副主編/編委。