随着5G通信、电力电子技术和人工智能芯片的迭代发展，电子设备和超大规模集成电路不断向小型化和高集成化方向发展[[1], [2], [3], [4]]。这一趋势不可避免地导致电子设备内部热量迅速积聚，从而在高度集成的设备中引发温度急剧上升[[4]]。如果热量不能有效且及时地散发，不仅会导致设备性能下降和使用寿命缩短，严重情况下还会引发热故障[[5,6]]。因此，热管理材料已成为限制下一代先进电子技术发展的核心瓶颈[[7,8]]。同样，材料的介电性能也至关重要：高介电损耗的材料会吸收和衰减电磁波信号，将电磁能量转化为热量，进一步加剧设备内部的热量积累循环[[9,10]]。
由于环氧树脂（EPs）具有优异的绝缘性能、粘接强度和良好的加工性，长期以来一直主导着电子封装材料市场[[11,12]]。然而，由于其固有的分子结构，EPs的内在导热性仅为0.15–0.2?W/(m·K)，远低于碳材料（>1000?W/(m·K)）、陶瓷材料（20–300?W/(m·K)）和金属材料（>200?W/(m·K)），无法满足高功率设备快速散热的需求[[13,14]]。目前行业普遍采用的改性方法是引入高导热性填料，可以将EP复合材料的导热性提高到1–5?W/(m·K)，但这种方法存在固有的缺点。当填料体积分数超过50%时，填料容易发生团聚，导致材料严重脆化；同时，系统粘度的急剧增加进一步恶化了加工性。最关键的限制因素是填料与有机基体之间的热膨胀系数不匹配，这在反复的热循环过程中会引起界面微裂纹，最终导致封装失效[[5,15,16]]。因此，提高EPs的内在导热性被视为解决上述挑战的有效途径，研究重点逐渐转向EPs的分子结构设计，旨在实现高内在导热性的协同优化[[17]]。
近年来，液晶环氧树脂（LCERs）凭借其独特的分子自组装特性，为提高EPs的内在导热性开辟了新的设计途径[[18], [19], [20]]。在介晶单元结构设计方面，研究人员成功设计并合成了多种刚性介晶单元，包括联苯[[21], [22], [23]]、萘环[[24]]、芳香酯[[25,26]]、席夫碱[[27], [28], [29]]和碟形结构[[30]]。例如，张俊良通过一步反应合成了含有联苯的液晶环氧单体，用双酚AF固化的树脂表现出显著提高的内在导热性，达到0.38?W/(m·K)[21]。秦佳欣制备了基于香兰素的席夫碱型液晶环氧单体，并与三种芳香亚胺结构固化剂反应，固化后的产品达到最大内在导热性0.38?W/(m·K)[5]。丸井理香使用对羟基苯甲酸、对苯二酚和4,4′-联苯作为原料制备了芳香酯基液晶环氧树脂，用对苯二胺固化后达到最大导热性0.44?W/(m·K)[25]。在介晶单元自组装的调控方面，学术界专注于优化介晶单元两侧柔性链和柔性间隔基团的长度。例如，王双双通过调节两侧柔性链的长度，合成并固化了一系列以萘环为介晶单元的液晶环氧树脂，结果表明适当长度的柔性链促进了介相的有序自组装，达到最大内在导热性0.40?W/(m·K)[24]。Ku Kyosun报道了一系列以苯甲酸苯酯为介晶单元、具有可调柔性间隔基团的新型液晶环氧树脂，用咪唑类固化剂固化后达到最大内在导热性0.49?W/(m·K)[31]]。
为了优化介电性能，介晶单元自组装形成的液晶畴结构通过减少自由旋转偶极子的数量，对降低介电常数和介电损耗具有积极作用。此外，引入空心/大空间化合物（如聚硅氧烷、金刚烷）的分子设计策略可以降低单位体积内的极化分子密度并增加自由体积比；引入低极性基团（如C–Si、O–Si和C–F）可以有效减弱分子极化程度[[22]]。所有这些策略都可以显著优化材料的介电性能。例如，范雪荣合成了一种含有氟基团、联苯单元和柔性烷基链的新型含氟液晶环氧化合物。用4,4′-二氨基二苯甲烷（DDM）固化的环氧树脂表现出2.54的介电常数和1?MHz时0.025的介电损耗，远优于传统环氧树脂[[22]]。我们之前将金刚烷结构引入酚醛环氧树脂，并通过一系列反应制备了光固化树脂，固化膜在1?Hz时的介电常数为2.7，显示出优异的低介电性能[[32]]。
在之前的研究中，我们成功制备了一种基于染料木黄酮（DD）的单介晶环氧单体。这种单体在与1,5-萘二胺（NDA）固化后能够保持良好的液晶畴结构，其内在导热性达到0.34?W/(m·K)，比传统环氧树脂（0.24?W/(m·K)高出42%[[33]]。然而，其导热性仍低于先进的高导热性液晶环氧树脂（例如0.40?W/(m·K)）。幸运的是，先前报道的含有柔性间隔基团的双介晶环氧树脂通常比具有相同化学结构的单介晶环氧树脂具有更好的导热性。这为基于DD的液晶环氧树脂的分子结构设计提供了启示。在这项工作中，设计并合成了四种含有双介晶单元和柔性间隔基团的液晶环氧单体。精确调节了柔性间隔基团的长度，系统研究了环氧单体和固化树脂的性能演变。具体来说，两分子染料木黄酮分别与1,4-二溴丁烷、1,6-二溴己烷、1,8-二溴辛烷和1,10-二溴癸烷进行威廉姆森醚化反应，然后用环氧氯丙烷（ECH）进行环氧化，得到了一系列具有可控柔性间隔基团长度的液晶环氧单体（D4E、D6E、D8E、D10E）。这些液晶环氧树脂分别用2,2′-双(三氟甲基)-4,4′-二氨基联苯（BP6FA）和4,4′-二氨基二苯砜（DDS）固化，制备了八组固化树脂样品。测试结果显示，D10E/BP6FA体系表现出最佳的综合性能，内在导热性为0.42?W/(m·K)，介电常数和介电损耗 tangent分别为2.90和0.0087（在100?Hz时），实现了出色的导热性和介电性能。
