为什么聚离子液体是很有前景的热界面材料基质？

聚离子液体(PILs)是一类由离子液体单体聚合而成的高分子化合物，与传统聚合物相比，其阴阳离子结合引入的多种相互作用力除增加界面粘附强度外，还能有效促进聚离子液体与导热材料之间的连接。PIL粘弹性体继承了聚离子液体的热稳定性、可再加工性和机械灵活性等优良性质，是很有前途的聚合物材料。然而，将PIL粘弹性体用作TIMs基质的研究仍较少。

基于此，来自中国科学院深圳先进技术研究院的么依民、孙蓉和华南理工大学的李烈军及他们的团队制备了聚(1-丁基-3-乙烯基咪唑)四氟硼酸盐(P[Im₄, V]BF₄)粘弹性体，并评价了其作为TIMs基质的潜力。

  首先，研究人员制备了P[Im₄, V]BF₄并对其结构进行表征。如图1所示，在¹H NMR、FTIR谱图中可以观察到相应官能团的特征吸收峰，证明了P[Im₄, V]BF₄的成功制备。热重分析结果表明P[Im₄, V]BF₄具有良好的热稳定性（在空气和N₂条件下，P[Im₄, V]BF₄的分解温度分别为277.3 °C和281.1 °C），有望用作TIMs基质。

  然后，研究人员对P[Im₄, V]BF₄的溶解性进行了测试（图2）并制备了P[Im₄, V]BF₄粘弹性体。结果显示，P[Im₄, V]BF₄不溶于纯水、乙醇和甲苯，但易溶于DMF等溶剂，这一特性有利于在不同溶剂环境中对其进行弹性粘附应用。随后，研究人员通过以下步骤制备了P[Im₄, V]BF₄粘弹性体：(1) 将P[Im₄, V]BF₄粉末溶于DMF中得到均一的溶液；(2)干燥。制备所得弹性体具有良好的界面适应性，可快速粘附到铜(Cu)、硅(Si)、玻璃等基材上。此外，该弹性体还具有良好的再加工性和自愈性。经DMF分散、蒸发后，可实现粘弹性体的再生。后续实验结果显示，加热至100 °C可实现粘弹性体的自修复，且愈合后的材料仍保持良好的拉伸性能。

最后，为考察P[Im₄, V]BF₄粘弹性体作为TIMs基质的潜力，研究人员将PIL和液态金属(Liquid Metal, LM)通过物理混合制备了PIL/LM复合材料（LM体积分数为46%）。如图5所示，尽管复合材料的断裂伸长率有所下降，但仍能保持在351%左右。此外，温度循环测试结果显示，PIL/LM TIM经1000次循环加热/冷却后仍具有优秀的抗热冲击性能，这有利于其在长期使用过程中维持器件稳定的散热功能。

  综上所述，该研究制备的PIL粘弹性体具有优异的机械性能、高界面粘附强度和显著的自修复能力，具有用作TIMs基质的巨大潜力。该研究为高性能TIMs的设计与制备提供了思路。