随着电子电路的高密度集成和柔性电子技术的迅速发展，对层间绝缘材料提出了更高要求。传统的柔性绝缘层，如聚酰亚胺薄膜，因其介电常数与硅基芯片匹配、热稳定性高、机械性能优良且易于加工，已广泛应用于大规模集成电路中。然而，芯片功率密度的持续攀升对绝缘层的散热能力提出了严峻挑战。

近日，复旦大学卢红斌教授与王乐泉博士团队提出一种分级组装策略，通过引入质子受体溶剂（如水）优化PBO纳米纤维膜的制备过程与聚集结构。通过调控纳米纤维的聚集行为，并辅以外力促进结晶与分子排列，成功制备出综合性能优异的PBO纳米纤维膜：其面内导热系数达25.85 W·m⁻¹·K⁻¹，拉伸强度为189.98 MPa，热稳定性突出（T₅%热分解温度约为517°C）。值得注意的是，在高浓度条件下，PBO纳米纤维组装成酸性湿膜仅需数分钟，大幅提升了制备效率。将该薄膜作为柔性印刷电路板基材时，能够有效均匀温度分布，抑制局部热点，使器件表面温度降低16.7°C。该策略为高性能PBO纳米纤维膜的规模化制备提供了可行路径，在下一代电子器件的先进热管理领域展现出广阔的应用前景。

分级组装策略制备PBO纳米纤维膜示意图

本项工作研究要点：

1）通过适当降低溶剂的质子受体能力，在无三氟乙酸环境下诱导PBONFs形成高度有序的纤维聚集体形态。聚集体在外部力作用下重新排列，实现平面内PBO纳米纤维的紧密堆叠，从而诱导有序纳米纤维聚集体自发形成。该制备工艺可优化PBO纳米纤维薄膜的结晶度与取向性，从而促进高效声子传输。

PBO纳米纤维薄膜的晶体学表征

2）即使使用高浓度PBO纳米纤维溶液，通过质子受体调控的分级组装策略，也能在短短几分钟内制备出具有优异导热性能和机械性能的PBO纳米纤维薄膜。PBO纳米纤维分散液转化为PBO酸性凝胶薄膜的反应时间已缩短至1.25分钟——较溶胶-凝胶法转化过程快约1152倍——从而显著提升了成膜效率。

高浓度PBO溶液制备的PBO纳米纤维薄膜的力学性能与导热性能研究

文章以“Strong and Thermally Conductive Poly(p-Phenylene Benzobisoxazole) Nanofiber Films via a Hierarchical Assembly Strategy”为题发表在Advanced functional materials上，复旦大学高分子科学系博士生葛瑛为本文第一作者。复旦大学卢红斌教授和王乐泉博士为本论文通讯作者。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202520689