5G时代巨大数据流量对于通讯终端的芯片、天线等部件提出了更高的要求，器件功耗大幅提升的同时，引起这些部位发热量的急剧增加。热管理材料是当前5G射频芯片、毫米波天线、无线充电、无线传输、IGBT、印刷线路板、AI和物联网等领域最为有效的散热材料，具有不可替代性。

一、什么是热管理?

热管理，顾名思义，就是对“热”进行管理，英文是：Thermal Management。热管理系统广泛应用于国民经济以及国防等各个领域，控制着系统中热的分散、存储与转换。先进的热管理材料构成了热管理系统的物质基础，而热传导率则是所有热管理材料的核心技术指标。

当微电子材料或器件相互接合时，实际的接触面积只有宏观接触面积的10%，其余的均为充满空气的间隙，而空气导热系数低于0.03W/(m·K)，是热的不良导体，这会降低系统散射效率。使用具有高热导率和延展性的热界面材料（TIM）填充这些间隙，从而在微电子器件和散热器间建立无间隙的接触，可以大幅度降低接触热阻。

理想的TIM材料应具备以下几种特性：①高热性，减少热界面材料本身的热阻；②高柔韧性，保证在较低安装压力条件下热界面材料能够最充分地填充接触表面的空隙，保证热界面材料与接触面间的接触热阻很小；③绝缘性；④安装简便并具可拆性；⑤适用性广，既能被用来填充小空隙，又能填充大缝隙。

聚合物具有高柔韧性、绝缘性的特点，广泛应用于热界面材料。而作为热界面材料，高的热导率是必需的。而通常的聚合物材料以及橡胶材料的热导率都比较低，添加无机填料，比如氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硼以及碳纳米管等可以有效改善聚合物材料的热导率，但是一直以来存在的问题是：无机填料的加入，会使聚合物材料变脆、变硬，可加工性和柔韧性下降，这些恰恰使得聚合物作为高可加工材料的优势丧失殆尽。目前国际、国内针对材料柔韧性下降这个问题并没有很好的解决方案，通常的做法是使用柔韧性尽量好的聚合物基体材料，另外，在保持材料柔韧性和获得高热导率之间寻求一个良好的平衡。

二、5G时代高功率、高集成、高热量趋势明显，热管理成为智能手机的“硬需求”

2022年以来，5G技术迈向全面普及，消费电子产品向高功率、高集成、轻薄化和智能化方向加速发展。由于集成度、功率密度和组装密度等指标持续上升，5G时代电子器件在性能不断提升的同时，工作功耗和发热量急剧升高。据统计，电子器件因热集中引起的材料失效占总失效率的65%~80%。为避免过热带来的器件失效，导热硅脂、导热凝胶、石墨导热片、热管和均热板（VC）等技术相继出现、持续演进，散热管理已经成为5G时代电子器件的“硬需求”。

三、热管理材料的最新研究进展

聚合物基导热材料主要研究集中在填充型导热聚合物方向，用于导热界面材料的聚合物基体主要有：有机硅、环氧树脂、聚氨酯及聚异丁烯等。导热填料类型主要有：⑴碳类，如无定型碳、石墨、金刚石、碳纳米管和石墨烯等；⑵陶瓷类，如氮化硼（BN）、氮化铝（AlN）、氮化硅（Si3N4）、碳化硅（SiC）、氧化镁（MgO）、氧化铝（Al2O3）和氧化硅（SiO2）等。填料的添加量、形状、尺寸、混合比例、表面处理及取向、团聚、网络结构等都对聚合物基导热材料的热导率有很大的影响。目前，研究者主要将精力集中在设计新型的聚合物/填料复合材料，主要通过优化导热填料的本征化学/物理结构、定构导热填料的三维网络等方式提高聚合物复合材料的导热性能。