随着先进装备向超轻量化设计与高速化方向加速演进，高温热管理已成为未来先进装备亟需突破的核心技术瓶颈。然而，受限于本征导热低、界面热阻大、填料填充量与综合性能的制衡效应，研发兼具耐高温、高导热性与高强度特性的聚合物复合材料，到今仍是领域内极具挑战的难题。

  中国科学院化学研究所赵彤研究员、周恒研究员和郑鲲副研究员提出一种“层级化双有序”策略，将耐高温热致液晶邻苯二甲腈（LCPN）基体与氰基联苯基介晶功能化石墨烯（CBN-G）进行协同复合，构筑高性能结构功能一体化材料。该策略通过两大协同机制调控，实现材料性能的跃升：其一，在基体内部原位锁定向列相液晶畴，构建规整有序本征导热通路；其二，构筑共价键型声子匹配梯度界面，大幅度降低界面热阻。得益于这两大机制协同作用，纯树脂基体本征面内热导率达到0.71 W·m?1·K?1的高水平；同时，依托邻苯二甲腈树脂耐高温特性，所构建的有序网络具备优异的热稳定性，即便在300℃环境历经多次热冲击，导热性能仍能保持稳定。在CBN-G（10wt%）低填料填充量下，复合材料展现出优异的导热性能，面内热导率高达6.55 W·m?1·K?1，面外热导率也达到2.15 W·m?1·K?1。同时，树脂基体与填料间牢固的共价键桥接，使材料失效机制由粘结失效转变为内聚失效，弯曲强度提升至123 MPa，较非改性试样增幅达到89%。此外，分子动力学模拟证实了树脂本征结构的有序性，以及树脂与填料界面声子振动的匹配性，为策略的有效性提供了理论支撑。综上，这项研究不仅从原子尺度阐明了界面声子传输机制，更为极端环境热管理用结构功能一体化材料的研制提供了一种通用方法。

  2026年5月11日，相关工作以“Dual-Ordering Strategy for Simultaneous High-Strength and High Thermal-Conductivity Phthalonitrile Composites via Liquid Crystal Engineering”为题发表在期刊《Advanced Functional Materials》上（DOI: 10.1002/adfm.75698）。文章第一作者为中国科学院化学研究所博士生姜文龙，通讯作者为赵彤研究员，周恒研究员和郑鲲副研究员。研究得到国家重点研发计划和国家自然科学基金支持。

图1 基于基体-界面协同调控的高性能结构-导热复合材料层级化“双有序”设计策略。

图2 热致液晶型邻苯二甲腈寡聚物的合成、结构表征及相行为。

图3 氰基联苯基介晶分子的合成、共价功能化石墨烯及结构表征。

图4 导热性能及热管理展示

图5 机械增强与界面失效机制分析

图6 NEMD模拟揭示界面热传输增强的机制

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.75698