本报讯 （记者 吕扬）4月8日，记者从西安建筑科技大学获悉：该校机电工程学院电工超材料研究团队在高功率电子封装绝缘领域取得重要进展——针对高功率密度模块在长期电热应力下封装材料性能退化难题提出一种新方案，为高功率模块构筑起兼顾绝缘与散热的“防护盾”。

随着新能源汽车、智能电网等高端装备向更高功率密度和更复杂工况演进，功率模块的长期可靠性成为制约系统安全运行的关键环节。当前，以碳化硅、氮化镓等为代表的功率器件不断向小型化、高温化和高频化发展。这对封装材料的电绝缘性、导热能力和长期稳定性提出了更高要求。

“硅凝胶是目前广泛使用的封装材料，但在长期热氧老化和高低温循环冲击下，分子链易发生断裂，交联结构退化，界面损伤累积，会导致击穿强度下降和局部放电风险上升。”团队负责人王争东教授介绍。

针对上述难题，研究团队创新提出一种“有机包覆无机”的复合填料设计思路，并成功制备出复合封装材料。该材料不仅展现出更高的击穿强度和导热率，还具备较低的热膨胀系数。团队还建立了从材料制备、多应力老化实验到性能表征与仿真验证的一体化研究路径，系统评估了封装材料及全封装功率模块在热氧老化和高低温循环后的性能演变规律。

实验数据显示：经过500小时热氧老化后，这种复合封装材料的击穿强度保留率高达91％，而纯硅凝胶仅为76％。在全封装模块测试中，采用新方案的功率模块局部放电起始电压相比传统封装提升了26％。

“封装材料的老化并非由单一因素决定，而是热、力、电多场耦合下的渐进失效过程。我们通过有机－无机界面调控，使材料在长期服役中‘守住绝缘、疏导热量’，为高功率模块提供更可靠的‘防护盾’。”王争东说，团队将进一步探索，为高功率密度电力电子系统的安全运行提供关键支撑。