西安交大杨建锋、王波《Adv.Sci.》 木材衍生3D SiC框架赋能，创制导热率达10.27W/mK的高性能复合材料

随着电子器件向高功率、高集成度方向飞速发展，高效散热已成为制约其性能与可靠性的关键瓶颈。传统聚合物基复合材料往往难以兼顾高导热与良好的机械性能。西安交通大学杨建锋教授与王波教授团队在材料科学领域顶级期刊《Advanced Science》上发表了创新性研究成果。该团队独辟蹊径，利用天然木材衍生出的三维碳骨架，通过精细的结构设计与化学转化，成功构建了具有连续互穿网络结构的三维碳化硅（3D SiC）框架，并以此为增强体，制备出了导热性能卓越的聚合物基复合材料。

研究团队的核心策略在于巧妙借鉴并重构了天然木材的精妙多级孔道结构。他们以轻质、多孔且结构取向明确的天然木材（如巴尔沙木）为前驱体，通过高温碳化处理得到保留木材原始孔道结构的3D多孔碳骨架。通过创新的硅化反应过程，将此碳骨架原位转化为三维互联的碳化硅（SiC）网络。这一转化不仅继承了木材原有的取向性孔道和低曲折度特性，更赋予了框架极高的本征导热性（SiC）和优异的热稳定性。

以此3D SiC框架作为“骨骼”或“高速公路”，研究团队将其与高导热填料（如氮化硼、石墨烯等）和聚合物基体（如环氧树脂）进行复合。独特的3D SiC连续网络发挥了多重关键作用：其一，它本身构成了贯穿材料的快速导热主通路，极大地降低了界面热阻；其二，其三维互联结构能有效引导和分散其他高导热填料，在复合材料内部构建起更为完善、低热阻的立体导热网络；其三，坚固的SiC框架显著增强了复合材料的机械强度与尺寸稳定性。

实验结果表明，基于该策略制备的复合材料展现出了突破性的热管理性能。其面内导热率最高可达10.27 W/mK，这一数值远高于大多数已报道的聚合物基复合材料，充分证明了3D SiC框架在构建高效导热路径方面的卓越能力。该材料还具备低密度、良好绝缘性及可观机械性能等综合优势。

此项研究不仅为开发下一代高性能热界面材料、电子封装材料提供了全新的设计思路与材料体系，更展示了生物质材料经结构仿生与精细化学改造后，在高端功能材料领域的巨大应用潜力。通过将天然木材的智慧结构与人造高性能陶瓷相结合，西安交大团队成功打通了从可再生生物质到先进热管理材料的创新路径，对推动电子信息、航空航天等领域的散热技术发展具有重要意义。