近日，我校机电工程学院张平教授课题组硕士研究生程霞霞，联合深圳先进技术研究院曾小亮研究员在线发表了题为Can Adhesion Energy Optimize Interface Thermal Resistance at Soft/Hard Material Interface?的学术论文(doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c01882)，该论文在线发表在工程科学领域TOP期刊《Nano letters》。张平、曾小亮共同为该论文通讯作者，程霞霞为论文第一作者，我校为论文第一完成单位，合作单位为深圳先进电子材料国际创新研究院。《Nano letters》2023年影响因子10.8，JCR分区：Q1，中科院分区1区。
该研究成功开发了一种PU-TA/Al弹性体复合材料，显示出与硬材料的高声子光谱匹配和高粘附能量。分子动力学仿真表明，PU-TA/Al弹性体复合材料在低频区（0-9THz）与硬材料（金属、玻璃、硅和硬塑料）显示出高重叠度。通过调整铝的含量和控制硬质固体的表面特征，都可以控制粘附能量。所设计的PU-TA/50%重量的Al弹性体复合材料表现出的粘附能量>1000 J/m2，从而达到了0.03 mm2·K/W的极低ITR。该研究进一步开发了一个连接粘附能量和ITR的定量物理模型，揭示了粘附能量的关键作用。研究亮点一是采用分子设计来合成PU-TA/Al弹性体复合材料，显示出与硬材料的高声子振动匹配和高粘附能量，在软/硬材料界面上的ITR很低。研究亮点二是进一步建立了一个新的基于物理学的定量模型来探索粘附能和ITR之间的关系，揭示了界面粘附能所起的关键作用。此项发现为实现软/硬材料界面的热输运精准设计提供了指导，其应用范围非常广泛，如电子封装、集成电路、热输运/存储、传感器和电子仪器设备开发。
图1.+调整软硬材料界面接触热阻（ITR）的设计原理
图2.+PU-TAAl弹性体复合材料在不同情况下的粘附性能
图3+PU-TAAl弹性体复合材料的能量耗散和链段动态
图4.+表面能量对内在粘附能量的影响
图5.+PU-TAAl弹性体复合材料和固体材料界面之间的热传递
（供稿：机电工程学院 张平 审稿：融媒体中心 俸燕珍 冼欣宜）
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