《Small Structures》：Designing Oxide Fillers for Advanced Thermal Interface Materials: Recent Progress and Future Perspectives
先进热界面材料用氧化物填料的设计：最新进展与未来展望
1 引言
半导体元件的持续微型化和集成化导致功率密度急剧增加，在电子设备中产生严重的局部热点。例如，在高性能CPU和GPU中，若热量不能有效散出，结温可在毫秒内超过100°C。这种过热会因热节流而降低计算速度，加速器件退化，并缩短使用寿命。热界面材料（TIM）作为缓解这些问题的有效策略，受到了广泛关注。TIM是含有导热填料的聚合物基复合材料，其中基体确保粘附性和可加工性，填料则实现有效的热传输。由于TIM性能直接决定器件效率、运行寿命和能耗，开发具有高导热系数（κ）、高可靠性且与先进封装架构兼容的高性能TIM已成为电子材料领域的核心研究焦点。
除了高效导热外，用于电子封装的TIM还必须提供优异的电绝缘性和实际可扩展性。在此背景下，氧化物基填料对TIM尤其具有吸引力，因为它们兼具本征导热性、高温和氧化环境下的化学稳定性、成本效益高的可扩展性以及可实现结构和界面工程的多样化化学特性。
2 TIM的定义与重要性及热传输机制
TIM是现代电子设备高效热管理的关键组件，其主要功能是减少界面热阻（ITR），并促进热源和散热器之间的有效散热。ITR是指接触材料间有效的温度不连续性，它源于固有的卡皮查型声子失配和由表面粗糙度及界面空隙引起的外在接触电阻。在电子封装领域，半导体芯片（如Si、GaN、SiC）和散热器（如Au、Al、Cu、Ni）通常由刚性材料制成。即使经过精密的机械抛光，这些表面仍保持其微米级和纳米级的粗糙度。这种表面粗糙度使得即使在相当大的夹紧压力下也难以实现无缝接触，导致接触面之间形成具有极低κ（约0.026 W m?1K?1）的气隙。这些气隙严重阻碍了有效的热传递，导致热管理效果不佳。TIM被用来填充这些间隙，从而改善热传导。
TIM可根据其形态和应用特性大致分为导热膏、导热垫、相变材料（PCM）、导热凝胶和导热粘合剂（TCA）等代表类型。这些代表性例子表明，大多数传统TIM的性能从根本上与其聚合物基体的特性相关。然而，随着电子设备产生的热负荷持续增加，主要瓶颈已从聚合物功能转向热传输。因此，近期的研究越来越侧重于通过高性能导热填料，特别是具有电绝缘和成本优势的氧化物基填料，来增强热传递路径。
2.2 与氧化物基TIM相关的热传输机制
氧化物基TIM中的热传递主要通过声子介导的传导发生，因为聚合物基体提供可忽略的电子热传输，且大多数氧化物填料是宽带隙材料。因此，氧化物填充复合材料的有效导热系数取决于氧化物填料固有的声子传输特性以及内部和外部界面处的散射过程。
在晶体氧化物填料中，热量由具有相对较长平均自由程的声子携带。然而，当这些材料被加入到聚合物基体中时，其贡献因填料内的缺陷散射和异质结处的界面声子失配而显著降低。因此，在复合材料的热传递路径中，只利用了氧化物填料本征κ的一小部分。
除了本征声子传输外，复合材料的微观结构，如填料尺寸、纵横比、连通性和表面化学性质，也起着关键作用。高纵横比或互连的氧化物网络提供了更连续的热传递路径，而球形或分散不良的填料则严重依赖声子穿过富含聚合物的间隙进行传输。由于ITR主导这些连接点，因此增强填料连通性和抑制界面声子散射是氧化物基TIM的关键设计原则。
3 用于TIM的导热氧化物填料
用于TIM的导热填料通常分为碳基、金属基和陶瓷基材料。氧化物陶瓷独特地结合了良好的κ和出色的电绝缘性，使其非常适用于电子封装应用。在陶瓷中，氮化物填料由于强大的原子间键合和稳定的晶体结构能有效抑制声子散射，因而表现出优异的κ。然而，氮化物通常需要在氮气气氛下进行高温烧结和复杂的合成技术，这可能限制其大规模商业化。另一方面，氧化物陶瓷因其化学稳定性、工艺兼容性和成本效益而在工业TIM中被广泛采用。
在氧化物陶瓷填料中，Al2O3或SiO2填料合计约占所有氧化物基TIM研究的88.5%。这两种氧化物是研究最深入、应用最广泛的填料，归因于其优异的电绝缘性、低成本和处理过程中的稳定性。然而，尽管它们被广泛使用且可靠性得到验证，但氧化物基TIM的整体热性能仍受限于Al2O3和SiO2较低的本征κ，以及它们与聚合物基体有限的声子耦合。相比之下，其他具有较高本征κ的氧化物材料，如MgO、SnO2和ZnO，得到的研究关注相对较少。
因此，未来的研究应追求两个互补的方向：（i）通过常规Al2O3和SiO2填料的功能化和界面工程以及复合结构设计，增强复合材料的热传递效率和界面相容性；（ii）探索高κ氧化物填料，包括MgO、SnO2和ZnO，同时制定策略以减轻其当前的加工和界面局限性。沿着这两条路径的进展对于实现同时具有高κ、电绝缘性和长期环境稳定性的下一代氧化物基TIM至关重要。
3.1 Al2O3填料
Al2O3存在多种晶型，其中α-Al2O3（刚玉）是唯一热力学稳定的相。其三方晶体结构赋予了高结晶度、低缺陷密度和相对较高的本征κ（20–30 W m?1K?1）。Al2O3填料的形态对其热性能和加工性有至关重要的影响。球形Al2O3因其光滑表面和在保持均匀分散和足够低复合粘度的同时实现高填充量的能力而受到青睐。
然而，导致α-Al2O3的转变路线通常会产生由粗大晶粒和主要为封闭气孔组成的多孔或蠕虫状微观结构，这阻碍了致密化并降低了复合材料中的有效导热系数。为了解决这些局限性，已采用诸如α相晶种、高压压实和受控气氛退火等策略。尽管α-Al2O3具有机械硬度高、化学惰性且可在宽粒度分布范围内获得的优点，但其与过渡型Al2O3相比较低的比表面积给复合材料加工带来了挑战。这促使了表面功能化或与互补填料（如BN、SiO2或碳纳米材料）的杂化。
尽管普遍存在，α-Al2O3在下一代高通量环境中面临若干限制。首先，其本征κ通常不足以消散微型化、高功率器件的极端界面热负荷，除非使用很高的填料分数，但这会损害顺应性和可制造性。其次，Al2O3-聚合物和Al2O3-Al2O3界面处的ITR仍然是一个主要瓶颈，尤其是在不均匀压力或热循环下。第三，原材料中作为杂质存在的痕量U/Th系列放射性核素产生的α粒子发射可能导致先进存储器/逻辑中的软错误；因此，半导体和高可靠性通信封装需要（超）低α等级和纯化/选择方案。最后，湿气和长期热氧化暴露会改变聚合物-填料界面，强调了对 robust 表面化学和阻挡配方的需求。
尽管如此，α-Al2O3仍然是TIM研究中的重要基准，作为评估新兴填料技术的参考。其特性明确、可扩展的合成工艺和工业成熟度确保了其在主流TIM应用中的持续相关性，即使该领域向高性能填料系统发展。
3.2 SiO2填料
SiO2因其优异的电绝缘性、热稳定性、化学惰性和工艺兼容性而被广泛用作聚合物基TIM和环氧模塑料（EMC）中的填料。在各种结构形式中，无定形SiO2，特别是熔融或溶胶-凝胶衍生的SiO2，最常用于EMC，因为其本征热膨胀系数（CTE）低、纯度高、化学稳定性好，这有助于抑制组装和回流过程中的热机械失配和可靠性故障。相比之下，结晶SiO2在先进封装中不太受青睐，因为其CTE较高、颗粒形态更尖锐（会增加浆料粘度和工具磨损），并且在严重热循环下可能发生微观结构变化。
使用球形无定形SiO2可以在EMC中实现高填料负载，同时保持低粘度和良好的流动性。这对于实现半导体封装中的无缺陷封装至关重要。此外，刚性SiO2域的加入改善了机械性能，例如提高了模量和强度，这对于承受器件运行期间的热应力和机械应力至关重要。
尽管有这些优点，SiO2固有的低κ（~1.4 W m?1K?1）当它作为TIM或EMC中的主要填料用于高通量应用时是一个主要限制。尽管如此，SiO2在TIM配方中仍然不可或缺——并非为了热性能，而是因为它缓解了高κ填料往往加剧的问题，包括粘度管理、流动性、介电稳定性、界面可靠性和CTE失配。因此，在现代复合材料中，SiO2主要作为机械和流变稳定剂，增强可加工性，同时依赖高κ填料（如Al2O3、BN或AlN）来提供所需的热导率。
3.3 MgO填料
MgO作为一种有吸引力的TIM氧化物填料出现，归因于其出色的热稳定性、优异的电绝缘性、耐腐蚀性和高本征κ（40–60 W m?1K?1）。这些属性使MgO成为氧化物基电绝缘TIM复合材料的一个有前途的候选者。结构上，MgO采用岩盐立方结构，具有紧密堆积的离子、低缺陷密度和小的自扩散系数。
MgO的κ随着高温烧结引起的微观结构粗化而增加，这降低了晶界密度和相关的声子散射。然而，对极高烧结温度的需求带来了显著的经济缺点，阻碍了粗晶MgO填料的大规模生产。此外，MgO容易与大气水分反应形成表面羟基化层（MgO → Mg(OH)2或羟基封端的MgO），这是一个主要的实际限制。这种水合界面引入了无序的、氢键结合的网络，其振动谱和机械柔软性与结晶MgO晶格和周围聚合物显著不同。由于MgO中的热传输依赖于高频晶格振动，这种振动失配和羟基化边界处额外的声子散射位点显著抑制了界面声子传输，从而增加了ITR。因此，抑制表面水合或开发稳定的表面钝化层对于确保长期性能至关重要。
最近的研究报道，给体型添加剂（如TiO2、Nb2O5、B2O3）的加入显著改善了MgO的烧结性，从而在相对较低的烧结温度下实现了高相对密度和高达~55 W m?1K?1的κ。添加剂辅助烧结也提高了MgO的耐湿性。机理上，这些给体添加剂产生Mg空位并诱导类液晶界膜的形成，促进了扩散、致密化和晶粒生长。值得注意的是，添加剂辅助烧结还提高了MgO的耐湿性。
添加剂工程使MgO能够克服与高烧结温度和水分反应性相关的长期瓶颈，拓宽了其作为TIM填料的潜力。然而，将MgO作为导热填料的研究仍处于起步阶段。需要推进的关键领域包括：（i）通过可扩展的掺杂剂系统在降低的处理温度下实现高κ；（ii）与聚合物基体兼容的 robust 抗水合表面处理；（iii）保持可压缩性和可加工性的低粘度、高负载配方；以及（iv）在热/湿度循环下对ITR和长期可靠性的系统评估。解决这些挑战对于充分利用MgO在下一代电绝缘TIM系统中的内在优势至关重要。
4 氧化物基TIM导热系数的设计原则
虽然本征属性如本体κ、电阻率、介电常数、化学和水分稳定性、CTE、成本和商业成熟度指导了氧化物填料的初始选择，但聚合物基TIM的有效κ最终由外在的、可设计的因素决定。热传输在TIM复合材料中受到渗流行为、ITR和网络连通性的强烈影响。基于这些基本机制，本节重新组织了关键的主导设计原则，为最大化氧化物基TIM中的κ提供了实用指南。
4.1 通过填料形态控制进行热传导路径工程
在氧化物基TIM中实现高κ的主要要求是建立穿过聚合物基体的连续热传递路径，同时最小化填料-基体和填料-填料界面处的热阻。从设计角度来看，填料形状、尺寸和界面特性必须被视为相互关联的变量，它们共同控制网络连通性和有效热传输。
填料形状强烈影响热网络的形成和稳健性。OD球形填料通常需要更高的体积分数才能达到渗流阈值，但在各向同性热传输、均匀分散和加工简单性方面具有优势。相比之下，1D纤维状填料和2D片状填料具有高纵横比，使其能够桥接更大的粒间距离，从而在较低的填料含量下降低渗流阈值并增强网络连续性。填料尺寸引入了网络连通性和ITR之间的基本权衡。大尺寸填料减少了总界面面积并抑制了声子散射，从而降低了ITR；然而，其有限的堆积效率经常导致粒间空隙，破坏了热路径。相反，小尺寸填料增加了接触密度和潜在的热传递路径，但显著增加了界面面积、粘度和声子散射损失。
从网络工程的角度来看，与单一尺寸或单一形状填料相关的局限性自然激发了将填料形状和尺寸杂化作为一种合理的设计策略。杂化形态系统，其中1D纤维或2D片状物作为离散球形填料之间的有效桥接元件。这些高纵横比填料缩短了热传输距离，增强了粒间连通性，并在相对较低的填料含量下强化了渗透热路径。类似地，大尺寸和小尺寸填料的组合使得小颗粒能够占据大填料之间的粒间空隙，从而提高了堆积密度并恢复了网络连续性，而不会过度增加ITR。填料形状和尺寸的这些互补作用为第4.2节讨论的杂化填料策略提供了清晰的机理基础。
4.2 用于堆积优化和网络强化的杂化填料结构
由于没有单一的填料系统能够同时最大化网络连通性和最小化ITR，杂化填料结构已成为氧化物基TIM的核心设计原则。杂化的核心目标是提高堆积密度、减少粒间空隙、并强化热传导网络，而不会过度增加填料负载量或牺牲可加工性。杂化填料策略可大致分为两类：（i）多峰分布，结合不同颗粒尺寸或形状的填料；以及（ii）多组分和多形态系统，整合具有互补材料特性或形态的填料。
4.2.1 多峰填料分布
加入各种尺寸的填料以提高最大填料负载量并建立更连续的热传递路径。FEA结果证实，不同尺寸填料的混合物增加了填料-填料接触的数量，从而提高了堆积密度和热传递效率。在这方面，提高填料的堆积密度至关重要，并且已经提出了几种堆积模型，例如Horsfield模型和Dinger-Funk方程，用于优化填料分布。
这些结果表明，基于堆积模型的配方表现出优于未优化组合物的κ。这些改进是由于小填料有效地占据了大颗粒之间的空隙，形成了连续的热传递路径，从而证明了实现高填料堆积密度的关键重要性。
4.2.2 多组分和多形态系统
除了尺寸优化之外，结合具有不同形态或材料特性的填料提供了一种同时增强κ、成本效益和功能性能的有效途径。在此类系统中，具有互补几何形状的填料可以作为导热域之间的桥梁，增强声子渗透并减少粒间间隙。
Al2O3@BN填料是通过静电自组装过程用BN包覆球形Al2O3颗粒制成的。这种改性改善了与聚酰亚胺基体的界面粘附力。此外，Al2O3@BN和原始BN填料的共同加入使得BN片晶能够作为相邻Al2O3颗粒之间的桥接元件，从而形成连续的热传导网络。因此，在相同的填料负载量下，Al2O3@BN/PI复合材料表现出显著增强的κ值。另一项研究报道，棒状β-Si3N4填料桥接了作为局部热点的球形Al2O3填料，从而构建了更连续的热传导网络。因此，β-Si3N4/Al2O3复合材料在填料负载下实现了优异的κ。
此外，另一项研究报道了通过在球形Al2O3填料表面原位生长Ag纳米颗粒制备了Al2O3@AgNP填料。在传统的Al2O3/PDMS复合材料中，界面空隙和间隙增加了声子散射，从而降低了热传递效率。相比之下，Al2O3@AgNPs/PDMS复合材料表现出增加的表面粗糙度和接触点，以及改善的界面粘附，有效消除了大部分空隙并建立了连续的热传递路径，从而产生了优异的κ。值得注意的是，由于AgNPs是局部生长在球形填料表面，没有形成导电网络，完全保持了电绝缘性。
因此，杂化填料策略已被证明是克服单一填料局限性并实现优异κ和多功能性的有效方法。然而，即使合理设计了最佳的填料组合，高负载下降低的可加工性以及κ与机械/电性能之间的权衡等挑战仍然存在，尽管填料设计和加工策略的最新进展正在越来越多地解决这些问题。
4.3 氧化物填料的表面改性
当填料分散在聚合物基体中时，填料-聚合物界面会产生ITR，这是限制κ提高的主要因素。此外，当填料负载过高时，由于表面相容性不足，颗粒无法在基体中均匀分散并倾向于团聚，难以建立有效的热传递路径。因此，许多研究对颗粒表面进行改性以增强填料-聚合物界面结合，从而降低ITR并改善分散性。
在陶瓷基填料中，硅烷基表面改性报道最为广泛。这是因为硅烷偶联剂可以通过缩合反应与陶瓷表面存在的-OH基团形成化学键，从而增强界面粘附，同时改善填料在聚合物基体中的分散性。由于这些优点，硅烷基表面改性已被广泛用作一种有效的策略，以改善填料分散、降低ITR并增强高填充复合材料可加工性。
最近，基于给体添加剂液相烧结的非晶表面层策略已被提出作为化学处理的替代方案。特别是，一项研究报道了加入TiO2和CeO2以改善MgO的疏水性能。两种添加剂都通过诱导液相形成而作为烧结助剂，从而降低烧结温度并促进致密化。在冷却过程中，液相迁移到表面层，其中CeO2分布在MgO表面并形成非晶表面层，赋予疏水性。CT-MgO表现出与PDMS的最低接触角，表明与PDMS的界面相容性显著增强。这种改进归因于在液相烧结过程中Ce在表面的分布，促进了MgO和PDMS之间更好的润湿。相应地，复合材料粘度显著降低。表面疏水化改善了填料分散并加强了填料-聚合物相互作用，从而增强了复合材料的流动性。因此，80 vol.% MgO/PDMS复合材料实现了高κ。这种基于烧结的简单表面改性策略相较于传统的化学改性方法显著降低了制造成本。
并行地，液态金属装饰策略引起了显著关注。Al2O3填料用Ga-In-Sn合金基LM纳米液滴包覆。LM以其低内聚能为特征，增强了PDMS的链流动性，从而降低了其粘度。同时，它在相邻Al2O3颗粒之间充当热桥，增强κ。TEM分析证实LM作为纳米液滴均匀分散在Al2O3表面。此外，PDMS/LM–Al2O3复合材料表现出比PDMS/Al2O3更低的粘度。值得注意的是，在填料负载下，实现了高κ。
氧化物填料的表面改性已成为克服ITR和团聚问题的有力方法，实现了TIM性能的显著进步。化学策略，如硅烷偶联或聚合物涂层， drastically 降低表面能和湿气敏感性，从而改善分散性和稳定性。应用具有给体添加剂的非晶表面层创建了具有低粘度的本征疏水表面。此外，LM纳米液滴涂层引入了动态导热桥，同时提升了链流动性和填料连通性。这些多样化的方法表明，定制填料表面不仅有助于分散，而且实现了多功能协同作用，使TIM复合材料更接近实用、高填充和高导热率的应用。
4.4 三维网络结构
实现优异的κ需要通过复合材料进行高效的热传递，这在很大程度上取决于连续和高导热填料路径的形成。可以通过最大化低电阻填料之间的接触来实现高效的热传输。然而，随着填料负载量的增加，较低的聚合物含量不可避免地会降低复合材料的可加工性。为了解决这种权衡，有必要构建3D填料网络，即使在相对较低的填料含量下也能确保连续的热路径，从而同时保持高κ和良好的可加工性。
最近的研究越来越关注连续3D热传导网络的制造，这在很大程度上取决于加工方法的适当选择。例如，一项研究使用高固含量陶瓷浆料的凝胶注模工艺均匀分散陶瓷颗粒，随后在1500°C下进行凝胶化和烧结以形成互连的陶瓷网络。SEM图像证实烧结的Al2O3骨架呈现互连结构，该结构完全渗透环氧树脂以形成Al2O3/环氧复合材料。因此，具有填料负载的复合材料实现了显著高于随机分散复合材料的κ。这种性能改进归因于骨架的强化和烧结过程中ITR的显著降低。类似地，在一项应用蛋白质发泡方法的研究中，形成了高度连续的3D网络，然后向其中渗透环氧树脂。因此，即使在低填料含量下，也实现了κ，代表了相对于随机分散复合材料约3.6倍的增强。
此外，对MgO基3D网络的研究一直在积极进行。一项研究使用牺牲模板法制备了3D segregated MgO网络。将球形PMMA颗粒与MgO粉末混合并在压力下压制，随后在1400°C烧结形成3D-MgO骨架。随后，将环氧树脂渗透到多孔骨架中并固化以获得3D-MgO/环氧复合材料。因此，在相同的填料负载下，复合材料实现了κ，这大约是随机分散的MgO/环氧复合材料的3.5倍。另一项研究将蛋清与MgO粉末混合，并使用蛋白质发泡方法制造了均匀的3D网络，随后在1300°C烧结获得稳定的3D-MgO骨架。在此过程中，使用剪切混合器剧烈搅拌蛋清通过蛋白质分子稳定气水界面，形成均匀连续的多孔网络。在这种情况下，获得了非常高的κ，代表了相对于R-MgO/环氧树脂约3.7倍的改进，并且κ相对于环氧树脂增加了10000%。这种出色的增强归因于形成了连续的3D热传导网络，改善了填料-填料接触并显著降低了ITR。
这些结果表明，构建连续的3D热传导网络在提高氧化物-聚合物复合材料的κ方面起着关键作用。特别是，通过控制加工条件和填料结构，可以实现仅通过简单增加填料负载无法实现的出色热性能。未来，通过先进的加工技术和设计方法对3D网络进行进一步的结构优化，有望最大化κ，同时提供理想的机械和电学性能。
5 氧化物基TIM填料的未来展望
5.1 克服氧化物填料的本征κ限制
氧化物填料的内在局限性源于其与碳基、金属基和氮化物基填料相比更低的κ。然而，最近的进展表明，缺陷抑制、受控掺杂和微观结构工程可以显著提高MgO、Al2O3、ZnO和SnO2的κ。特别是对MgO的研究表明，点缺陷，尤其是空位，是决定性的散射中心。通过采用降低致密化温度的烧结助剂，可以最小化空位浓度，实现远高于传统加工MgO的κ值；实际上，已经实现了≥80 W m?1K?1的κ值，超过了典型材料的范围。其他氧化物也报道了类似的改进：高纯度、致密的Al2O3实现了κ ≈ 37–42 W m?1K?1；ZnO受益于晶界缺陷控制和缺陷工程的声子散射；SnO2通过杂质抑制和通过优化掺杂进行电荷缺陷补偿显示出κ增强。本征κ的进一步改进将依赖于精确的缺陷工程和量身定制的微观结构设计。使声子散射中心（如空位和杂质）最小化的策略，同时利用界面工程和选择性散射路径，为显著增强κ提供了一条有前途的途径。这些方法有望支撑开发具有高效热传输、优异电绝缘性和良好机械稳定性的下一代氧化物基TIM。
5.2 用于TIM填料和复合材料的多尺度热计量学
准确理解填料中的热传输需要超越体相或复合材料水平的测量，以探测其本征κ。在纳米尺度，声子在缺陷、晶界和界面处的散射缩短了声子平均自由程，并产生与体相值不同的κ值。例如，单个聚合物链可能达到κ ≈ 350 W m?1K?1，而体相聚合物由于无序诱导散射仅表现出0.1–0.5 W m?1K?1。类似的尺度效应支配着氧化物和陶瓷填料，其中界面散射越来越限制有效κ。因此，准确测定填料κ对于理解体相-纳米尺度差异并为复合电导率的分析和有限元模型提供可靠的输入参数至关重要，这些模型将有效κ表示为填料κ、基体κ和填料体积分数的函数。同样重要的是将本征填料κ与ITR分开，ITR是TIM中的主要瓶颈，其影响随着填料尺寸减小和界面面积增加而增加。
在过去的十年中，光泵浦-探测技术已成为纳米尺度热计量学最有效的工具之一。时域热反射法通过监测周期性激光加热下的表面反射率变化，实现了填料和薄膜热性能的非接触测量。互补的方法如频域热反射通过利用调制频率来提取κ和界面电导，扩展了这种能力。宽带FDTR的最新进展使得能够重建声子MFP谱，为纳米填料中尺寸依赖的声子传输提供了前所未有的见解。其他方法，如扫描热显微镜，进一步扩展了用于探测纳米尺度局部热传递的工具包。
尽管有这些进步，TIM的热计量学仍然面临几个持续的挑战。常见的陷阱包括不正确分离体κ和接触电阻、表征高粘度或高填料负载复合材料时的灵敏度损失，以及由非均匀填料分布引起的横向κ高估。瞬态技术可能由于探头-样品耦合伪影而错误估计ITR，而激光闪射分析在低κ聚合物中经常受到信噪比限制。此外，TIM的标准化测量框架仍然有限：ASTM和JEDEC测试协议并未完全覆盖复合TIM，基准参考材料稀缺，并且测量的界面电阻通常随基板类型、固化历史和环境因素（如湿度）而变化。
展望未来，完善纳米尺度测量技术必须伴随着严格的标准化努力，包括经过验证的校准材料、统一的样品制备方案以及考虑基板依赖性和加工历史的测试条件。这样的发展对于生成可重复的、跨实验室的数据以及建立可靠的计算学基础以指导下一代氧化物基TIM的设计至关重要。
5.3 人工智能赋能的氧化物填料和TIM设计
将人工智能，特别是机器学习，集成到氧化物填料和TIM的设计中，推动了热管理研究的范式转变。这些方法加速了
