O acúmulo local de calor gerado durante a operação de dispositivos eletrônicos de alta densidade de potência reduz o desempenho e a confiabilidade dos dispositivos, portanto, o desenvolvimento de materiais de gerenciamento térmico à base de polímero eficientes é de grande importância. Aumentar o teor de carga condutora de calor geralmente pode melhorar efetivamente o desempenho térmico dos compósitos à base de polímero, mas a adição excessiva de carga muitas vezes enfraquece as propriedades mecânicas, eletromagnéticas e isolantes do material. Portanto, melhorar a contribuição estrutural e a eficiência da transferência de calor sob a condição de quantidade limitada de carga é significativo para melhorar a condutividade térmica dos compósitos à base de polímero para gerenciamento térmico. Com base na otimização topológica da estrutura geométrica da carga, foi estabelecida uma estratégia para melhorar o desempenho térmico dos compósitos à base de polímero, visando aumentar a eficiência da contribuição térmica por meio do controle razoável da configuração da carga. Foram sistematicamente estudados os efeitos do número de iterações, fração volumétrica, forma geométrica do domínio de projeto e função objetivo na configuração otimizada e no desempenho de transferência de calor, e, com base nisso, foi construída uma estrutura de carga simplificada do tipo haltere. Em comparação com a tradicional estrutura cilíndrica de carga, essa estrutura apresenta características de resposta térmica superiores, e os compósitos da matriz graphite/polidimetilsiloxano (graphite/polydimethylsiloxane, graphite/PDMS) em arranjo tipo haltere preparados exibiram uma eficiência de dissipação térmica 1,47 vezes maior do que os compósitos em arranjo cilíndrico graphite/PDMS. Os resultados relacionados fornecem um método eficaz para o design da estrutura de cargas para compósitos de gerenciamento térmico de polímero de alto desempenho.

compósitos poliméricos; otimização topológica; cargas condutoras de calor; gerenciamento térmico