來源 | Composites Science and Technology

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背景介紹

現(xiàn)代電子設(shè)備已經(jīng)變得小型化和精密化，從而增加了它們在運行過程中產(chǎn)生的熱量。產(chǎn)生的熱量的高效散熱促進了聚合物基熱管理材料的發(fā)展。聚合物由于其輕質(zhì)、易加工、經(jīng)濟、高彈性和電絕緣性能而成為熱管理材料的主導應(yīng)用。然而，聚合物表現(xiàn)出較低的固有熱導率，這嚴重阻礙了它們在電子熱管理中的應(yīng)用，并且在單獨使用時無法提供理想的性能。通過在聚合物基體中均勻分布加入各種類型和尺寸的導熱填料，可以顯著提高聚合物材料的導熱性。然而，高含量加載(> 87%)會導致聚合物復(fù)合材料的加工性能受到嚴重阻礙，并通過增加聚合物復(fù)合材料的剛度和變形能力而導致機械性能惡化。因此開發(fā)出具有優(yōu)異熱管理性能的導熱復(fù)合材料是非常重要的。

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成果掠影

近日，韓國Jaewoo Kim團隊針對開發(fā)具有優(yōu)異熱管理性能的復(fù)合材料取得最新進展。由于氮化硼納米管(BNNT)的固有特性，將其同化到復(fù)合材料中顯示出巨大的熱性能增強潛力。然而，BNNT的范德華力和疏水性導致其與聚合物基體的界面不相容，極大地阻礙了其實際應(yīng)用。這引發(fā)了分散困境和BNNT在聚合物基體中的后續(xù)團聚，這極大地阻礙了聚合物復(fù)合材料的熱性能。在這方面，我們在這里提出了一個簡單的BNNT修改策略;通過溫和的超聲過程在BNNT表面沉積PAA。在環(huán)氧樹脂中加入BNNT-PAA作為共填料，同時加入Al₂O₃作為主填料。添加1 wt%的BNNT- PAA可使環(huán)氧復(fù)合材料的拉伸應(yīng)變提高33.1%，拉伸應(yīng)力提高175.8%，而垂直方向的導熱系數(shù)提高高達62.3%，這可能是由于在氧化鋁顆粒之間構(gòu)建了BNNT導熱通道。研究成果以“Synergistic effect on dispersion, thermal conductivity and mechanical performance of pyrene modified boron nitride nanotubes with Al₂O₃/epoxy composites”為題發(fā)表在《Composites Science and Technology》。

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圖文導讀

圖1. (a) PAA在BNNT上的沉積示意圖。(b)在改造過程中顯示BNNT不同階段外觀的照片;BNNT粉末(左)，BNNT在PAA水溶液中分散，尖端超聲(中)和烘箱干燥后（右）。

圖2.復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)。

圖3.(a) BNNT-PAA/Al2O3存在下填充體系的制備示意圖，(b)純Al2O3， (c) BNNT/Al2O3和BNNT- PAA/Al2O3。

圖4.復(fù)合材料的熱流密度測試。

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