超低溫（150℃）制備的高導熱性（42W/m·K）功能陶瓷材料

氧化鋁陶瓷在無線通信系統(tǒng)中扮演著舉足輕重的角色，特別是在高頻通信技術(shù)的推動下，其小型化和集成化的需求日益迫切。然而，現(xiàn)有的低溫燒結(jié)氧化鋁陶瓷存在導熱性能不足的問題，當在高功率狀態(tài)下工作時，溫度上升顯著，嚴重影響器件的性能和壽命。雖然已有研究嘗試在低溫條件下制備高熱導率的陶瓷，但所獲得的最大熱導率仍然遠低于高溫燒結(jié)的陶瓷。因此，開發(fā)一種既能在低溫下燒結(jié)又具備高導熱性能的先進陶瓷材料，成為當前亟待解決的問題。

氮化硼以其獨特的物理和化學性質(zhì)，成為低溫燒結(jié)陶瓷領(lǐng)域的新寵。近日，南方科技大學的汪宏團隊在混合集成和共燒技術(shù)領(lǐng)域取得了顯著進展，特別是在導熱且可在低溫下燒結(jié)的陶瓷材料方面。他們成功研發(fā)出在超低溫（例如150℃）條件下燒結(jié)的致密取向氮化硼（BN）基陶瓷復合材料，該材料展現(xiàn)出42W/（m·K）高導熱系數(shù)，這一性能遠超過當前最先進的低溫陶瓷。

通過深入的實驗研究和模擬分析，團隊揭示了該陶瓷復合材料之所以具有如此高的導熱性能，關(guān)鍵在于BN片的高密度和高取向排列。這一發(fā)現(xiàn)不僅突破了以往低溫燒結(jié)陶瓷導熱性能的限制，還得到了團隊新開發(fā)的理論模型的有力支持。此外，這種陶瓷復合材料還表現(xiàn)出優(yōu)異的微波介電性能，為其在無線通信、電子器件等領(lǐng)域的應用提供了廣闊的前景。研究成果以“All-Ceramics with Ultrahigh Thermal Conductivity and Superior Dielectric Properties Created at Ultralow Temperatures”為題發(fā)表在《Cell Reports Physical Science》。

這項工作的成功，不僅為高導熱陶瓷的制備開辟了新的途徑，更為低溫下與高功率器件的集成提供了可能?？梢灶A見，隨著研究的深入和技術(shù)的不斷進步，這種氮化硼基陶瓷復合材料將在無線通信系統(tǒng)中發(fā)揮更加重要的作用，推動整個行業(yè)的發(fā)展。