摘要：具有三维（3D）填料网络的复合材料具有优异的导热性能，是解决电子器件散热问题的理想材料之一，被广泛应用于导热绝缘材料领域。本文阐述了近年来国内外关于3D导热绝缘高分子材料的重要研究进展，首先从3D填料架构的制备方式出发，介绍了制备3D导热绝缘复合材料的主流途径，包括模板法、泡沫法、3D打印法、复合颗粒法和聚合物框架法等，分析了不同构筑方法的成型机理，并对各制备方法的优缺点进行了归纳和总结。其次，对关于3D导热网络的有限元模拟研究进行总结，分析了目前常用的热传导模型。最后对制备具有3D网络结构的导热绝缘复合材料研究工作中面临的瓶颈和未来发展方向进行了阐述，主要包括3D填料网络的精细化和自由化的构建，3D填料架构与聚合物间界面热阻的处理、3D填料网络通用热传导模型的建立以及3D填料结构制备工艺的简化，为高导热绝缘复合材料的研发和应用提供了方向和思路。

关键词：热传导绝缘复合材料填料模拟

随着电子信息行业的快速发展，各类电子产品越来越小型化、集成化、高频化，不可避免地导致器件内部积累大量热量和频繁过热，日益严峻的传热问题成为影响电子设备性能、可靠性和寿命的关键因素，因此迫切需要研发既具有高导热性又具有优良电绝缘性能的材料。聚合物由于其具有优异的电绝缘性、轻质、低成本和良好的加工性能等特点，被广泛应用于电子封装、电池热管理、发光二极管等领域中。然而，与金属和无机材料相比，聚合物的热导率非常低，通常在0.1~0.5W/(m·K)，这极大限制了聚合物在传热领域中的应用。提升聚合物导热性能的途径主要有两种，一种是着眼于聚合物的本征性能，通过对聚合物分子链结构进行一系列的定向调控，使其具有更高的结晶度、取向性、更有序的链排列和更强的链间相互作用等。第二种是将导热性能较好的填料掺杂在聚合物中形成填充型复合材料。这两种途径中，前者工艺复杂、加工难度大、成本高，阻碍了其大规模工业化应用。相比之下，填充型复合材料的制备方式制备工艺简单、可控性强、成本低、导热性能提升明显而被广泛研究与应用。影响复合材料导热性能的因素有许多，主要包括基体与填料的种类、形貌、用量，填料的分布状态，基体与填料之间的界面热阻等。在聚合物中掺杂填料相当于引入新缺陷，因此高填充含量虽然可以大幅提升复合材料导热性能，也会使其力学性能严重恶化。构建特殊的填料空间排布形式，形成高效的导热通路能够有效解决该问题。其中三维的填料网络框架导热效率最高，可以以最小的填充量实现功能的最大化，是实现在低填充含量下获取高导热系数的最佳方式之一。设计并构筑3D填料网络以及形成对应的三维导热复合材料已成为当前的研究热点。本文对近些年来制备三维导热高分子材料的主要途径进行归纳与总结，根据填料3D导热网络的形成方式将其分为直接构建与间接形成两类，选取典型文献分析这两类途径中的制备方法和成型机理，并对三维导热高分子材料的导热模拟进行阐述，提出目前研究存在难点与挑战，为制备高性能导热复合材料提供参考。

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直接构建填料的3D导热网络

导热填料在聚合物内部形成连续三维网络，能够有效避免传统共混法存在的填料分布不均匀、导热通路不完全、复合材料导热性能提升不明显等问题，以最小的填充量实现导热效率的最高化。随着近些年来研究人员的探索，制备3D填料网络复合材料的途径已有许多，其中利用工艺手段直接构建填料的三维网络的方式因工艺简洁明了、效果突出被广为

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