journal article·2025-11Open access

Advanced Thermal Interface Materials: Insights into Low‐Temperature Sintering and High Thermal Conductivity of MgO

Su‐Jin Ha, Hye‐Jeong Jang, Hui‐jin Son, Young Kook Moon, Hyun‐Ae Cha, Jong‐Jin Choi, Jee‐Hyuk Ahn, Byung‐Dong Hahn, Kyung‐Hoon Cho, Do‐Cheon Ahn, Jun Lim, Sang‐Chae Jeon, In Chul Jung, Youngsup Song, Hao Zhou, Tianli Feng, Cheol‐Woo Ahn

Advanced Materials· Volume 37· Issue 45

Abstract

Abstract The escalating frequency of electric vehicle (EV) fires has underscored the critical importance of effective thermal‐management in battery package (TMBP). A key challenge in current TMBP lies with the low thermal conductivity (TC, 3 W m −1 K −1 ) of commercial alumina‐polymer composite (thermal interface materials, TIM). While magnesia (MgO) TIMs, which show high TC (8–10 W m −1 K −1 , this study) and low cost, are emerging as an alternative heat‐dissipation material (HDM), their full potential remains untapped. Here, the development of novel MgO (≥ 80 W m −1 K −1 ) and MgO TIMs is presented as next‐generation HDMs, designed to outperform conventional alumina (20–30 W m −1 K −1 ) and alumina TIMs. Crucially, the fundamental mechanisms enabling our new MgO to achieve an unprecedented TC of ≥ 80 W m −1 K −1 are elucidated, significantly surpassing the previously reported range of 40–60 W m −1 K −1 . This study provides fundamental insights into achieving such high thermal conductivity in MgO. Furthermore, it is demonstrated that this novel MgO TIM cools EV batteries three times faster than commercial alternatives, offering a robust solution for effective EV fire prevention. Consequently, this high‐TC MgO is poised to contribute significantly to enhancing EV safety.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advanced ceramic materials synthesis · Thermal properties of materials · Thermal Expansion and Ionic Conductivity

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Functional Ceramics Department Powder & Ceramics Division Korea Institute of Materials Science (KIMS) Changwon Gyeongnam 641‐831 Republic of Korea

School of Materials Science and Engineering Kumoh National Institute of Technology 61 Daehak‐ro Gumi Gyeongbuk 39177 Republic of Korea

Pohang Accelerator Laboratory Pohang University of Science and Technology 127 Jigokro Pohang Kyungbuk 37637 Republic of Korea

School of Materials Science and Engineering Changwon National University 20 Changwondaehak‐ro Changwon Gyeongsangnam‐do 51140 Republic of Korea

Soulmaterial 27 Sampung‐ro Gyeongsan‐si Gyeongsangbuk‐do 38541 Republic of Korea

Department of Mechanical and Aerospace Engineering University of Florida Gainesville FL 32611 USA

Department of Mechanical Engineering University of Utah 1495 East 100 South Salt Lake City Utah 84112 USA

Funding

National Research Foundation of Korea · Ministry of Science and ICT, South Korea · Korea Institute of Materials Science

References (100+)

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