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高頻通信和人工智能的迅速發展推動了微電子器件向著高速傳輸，集成化和小型化方向發展。然而，電子器件性能的提升也同時帶來了電子串擾、阻-容延遲和熱量積累等問題。為了解決這些問題，需要電介質材料具有低介電常數（D_k）和低介電損耗（D_f）以及高導熱率，以確保信號傳輸的速度和質量，并同時提高散熱性，延長器件的使用壽命。然而，如何實現材料兼具低介電和高導熱的特性仍是一大挑戰。中國科學院上海有機化學研究所房強課題組長期開展低介電常數材料的研究，近期在Advanced Materials雜志發表題為Enhancing Thermal Conductivity in Low Dielectric Polybutadiene via a Liquid Crystal Ordering Effect (https://doi.org/10.1002/adma.202517027) 的論文，利用液晶有序效應提升了聚丁二烯的導熱性能，制備了導熱性能良好的低介電液晶聚合物。

圖1. ST38PB薄膜的示意圖及其潛在應用

在這項工作中，該團隊合成了一種含有三聯苯、長烷基鏈和苯乙烯端基的液晶分子ST38，并將其在聚丁二烯中交聯形成液晶聚合物ST38PB。在高溫處理下，ST38可自組裝形成有序的層狀液晶疇，并且該轉變與苯乙烯基團的交聯反應接連發生，從而在高溫下鎖定液晶排列。特別的是，液晶疇表現出卓越的熱穩定性，在260 ℃時仍能保持其結構完整性。ST38PB具有優良的本征導熱系數 (λ)，其面內λ值為0.62 W·m^-1·K^-1，是原始PB (0.18 W·m^-1·K^-1) 的3.4倍。此外，它還表現出優異的介電性能，在10 GHz條件下D_k=2.40和D_f =3.3×10^-3。ST38PB薄膜還具有良好的柔韌性、熱穩定性和疏水性，該獨特的綜合性能使其可作為芯片散熱材料或絕緣介質材料，在微電子封裝，高頻高速PCB制造等方面極具應用潛力。該工作為開發兼具高導熱和低介電性能的液晶-碳氫聚合物提供了一種新策略。同時，可擴展用于制備其他基于液晶的高熱導低介電聚合物，以滿足高溫加工應用的苛刻要求。

本研究第一作者為石镕睿研究生，通訊作者為房強研究員，孫晶研究員。上海大學賈林副研究員為液晶結構的解析提供了支持。本研究得到了國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項及上海市科委的大力資助。