炭黑强化的柔性电子大量程发热薄膜

万永涛，朱建雄（东南大学 机械工程学院）

摘要：在半导体行业中，温度控制至关重要，但该领域仍面临诸多研究挑战，如温控材料的选择与散热管理方案的设计等。其中，柔性电子薄膜的研发亦是重要难题。然而，目前基于石墨烯和碳纳米管的柔性电子薄膜因成本高昂，限制了其广泛的应用。因此，开发一种具有优异发热性能、广泛调控范围且适用于大规模应用的炭黑柔性电子薄膜具有重要意义。为确定炭黑的最优填充量，本工作研究制备了不同炭黑填充量的复合薄膜，并对其进行了一系列测试，包括渗透阈值、最高温度、温度快速响应、循环加热热稳定性及拉伸性能测试。实验结果显示，炭黑在聚合物基体中的渗透阈值约为20%。炭黑发热膜的调控温度范围为25~60℃。在32 V电压下，填充量分别为50% 和55% 的炭黑薄膜最高温度达到53.9℃和60℃。两种薄膜不仅展现出较大的调控范围，还在循环加热后保持良好的热稳定性，并具有优异的力学性能。

关键词：炭黑薄膜；渗透阈值；电热性能；循环加热