💡这项突破是什么?
氮化铝（AlN）作为一种极具前景的陶瓷材料，因其超高的理论热导率而在高功率电子器件、发光二极管封装及航空航天系统的热管理中占据关键地位。氮化铝是下一代热管理的基石材料，然而其易水解的特性严重制约了长期可靠性。
北京大学、北京石墨烯研究院刘忠范院士、北京石墨烯研究院宋雨晴研究员、北京大学高鹏教授、中国科学技术大学李震宇教授等以“Concurrent Hydrolysis Resistance and High Thermal Conductivity in Aluminum Nitride Enabled by Phase-Engineered Graphene Encapsulation”为题在《Advanced Materials》上发表研究文章。研究团队利用流化床-化学气相沉积（FB-CVD）技术，在AlN粉体上精确构建了连续、高结晶度、低缺陷的石墨烯“蒙皮”（D峰与G峰的强度比约为0.088）。密度泛函理论计算阐明了石墨烯在氮化铝表面独特的生长动力学及界面结构，氮化铝和石墨烯形成了一种具有独特C-Al-N构型的共价键异质界面，超越了弱范德华相互作用。
这种相工程石墨烯蒙皮具有双重协同功能：通过优化热传输路径，相比原始AlN，蒙烯氮化铝粉体的热导率提高了38.7%；同时，它还作为超稳定的屏障，赋予材料优异的稳定性，在30天的长期湿热老化实验中，蒙烯氮化铝粉体基热界面材料的热导率变化小于1%。
图文导读
图1：低缺陷、抗水解的蒙烯氮化铝粉体（Gr-skinned AlN powder）的制备示意图与表征
图2：蒙烯氮化铝粉体（Gr-skinned AlN powder）材料的表征
图3：CH₃物种在AlN(0001)面与α-Al₂O₃(0001)面上的扩散、附着及脱氢动力学
图4：蒙烯氮化铝粉体（Gr-skinned AlN powder）的抗水解性能
图5：基于可扩展流化床化学气相沉积（FB-CVD）生长系统的蒙烯氮化铝粉体（Gr-skinned AlN powder）的规模化生产
小 结
研究表明，相工程石墨烯包覆对于协同提高氮化铝的高导热性和抗水解性至关重要。与传统的表面改性方法不同，该研究展示了一种流化床-化学气相沉积路线，能够在氮化铝粉体上直接生长低缺陷的多层石墨烯"蒙皮"。
总之，本研究建立了设计石墨烯-陶瓷异质结构的普适性框架，成功调和了高本征功能性与环境适应性之间的矛盾，为下一代电子器件和能源系统的可靠热管理铺平了道路，同时为规模化工业应用提供了宝贵见解。
DOI: 10.1002/adma.202523695
