From conductivity collapse to rational design of thermally conductive fibers: a review

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作者
Dongxu Wang,Xinjie Wu,Mengmeng Qin,Xiaojian Liao,Wei Feng
出处
期刊: 卷期号:1 (1)
标识
DOI:10.1007/s44562-026-00012-7
摘要

Thermally conductive fibers combine axial heat transport with mechanical flexibility, making them indispensable for thermal management across applications from AI hardware to hypersonic vehicles. However, macroscopic fibers assembled from high-thermal conductivity ( κ ) nanomaterials retain only a small fraction of their intrinsic conductivity, with transfer efficiencies ranging from below 2.3% to approximately 42.5% across different fiber systems. This review establishes phonon pathway continuity as a unifying principle connecting transport fundamentals, fiber structural design, and application requirements. Transfer efficiency ( η = κ macro / κ theoretical ) is introduced as a reference-dependent metric to quantify thermal-conductivity retention from high-conductivity reference structures to experimentally realized fibers, revealing system-specific bottlenecks including inter-tube junction resistance in CNT fibers, inter-sheet misorientation in graphene fibers, and chain disorder in polymer fibers. Phonon spectrum matching outperforms covalent functionalization for high- κ fillers, while application categories are mapped to optimal fiber systems through quantitative structure-performance analysis. Finally, this review outlines a research roadmap spanning AI-driven interface design, cross-scale phonon pathway construction, and bioinspired adaptive thermal management fibers. These concepts point toward a paradigm shift from empirical material selection to rational inverse design.
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