聚合物復合材料的案例
高于金屬強度的聚合物復合材料減輕飛機重量
Kepman為首的羅蒙諾索夫莫斯科國家大學的科研團隊正在開發結構性聚合物復合材料以用于車輛部件及航空航天工業的結構性零件的生產。此類零部件對材料要求更加嚴格，需要高性能聚合物復合材料。研究人員已經在雜志《應用聚合物科學》上發布了他們的項目成果。材料結構以聚合物為基質，并包含一種獨立的其他加強材料（填料）。舉例來說，在碳纖維增強復合材料中（CFRP），碳纖維是作為一種加強材料存在的，而聚酯或環氧樹脂，雙馬來酰亞胺，聚酰亞胺等其他聚合物構成基質。
一架現代飛機，比如“夢幻飛機”波音787包含50%的聚合物復合材料。一架戰斗機，比如歐洲臺風戰斗機包含70%的聚合物復合材料。開發中的耐高溫聚合物復合材料有朝一日將取代現有發動機里的金屬部件（如低壓噴氣式壓縮機葉片）或超音速飛行器的外殼。
化學家在以二肽腈單質為啟始材料的聚合物材料分子設計中采用了一種新方法，他們創造新材料的同時也改進了制備方式，這種方法不同于大多數現行的肽腈法，可被用于以注射法更經濟的生產CFRP。此法可以最少的零部件組裝數量生產高強度復雜外形的CFRP。
鈦合金或鋁合金的單克價格遠低于同樣重量的這種復合材料。不過，據研究員Boris Bulgakov介紹，生產和維護大型復雜外形的聚合物復合材料部件則要遠遠便宜于合金。這種性價比優勢產生于大幅下降的組裝工序人工成本，以及碳纖維結構的高強度水平。
Boris Bulgakov解釋說“比如，一張聚合物復合材料機翼是由10塊部件固定在一起，那么同樣的金屬機翼就需要100塊零件，這意味著金屬機翼的生產成本更高。而且CFRP的強度是鋁合金的6到8倍，而密度則比鋁合金輕1.5倍?！?聚合物復合材料正被廣泛應用于高檔汽車、F1方程式賽車、飛機和航天飛船的生產。飛機重量減輕可使燃油消耗減少，有效負重加大。因此聚合物復合材料的高生產成本由低油耗及高載重所補償。
展開 改性聚合物復合材料讓安全事故無處遁形
紅眼兔技術專欄（第二期）
7月30日下午，位于泰州泰興開發區的江蘇泰特爾新材料科技有限公司一新建車間發生火災，火勢兇猛，現場濃煙滾滾。
整個廠區彌漫在濃煙中，有工廠員工攙扶著兩名受傷人員正往廠門口跑，從視頻看，兩名受傷員工滿臉焦黑，身上有燒傷痕跡。據現場目擊者稱，下午4點30分左右，他聽到廠區內傳來悶響，緊接著就濃煙四起，不少工廠員工開始往外跑。
很快，當地消防趕到現場進行撲救，將明火撲滅。
晚上7點左右，泰興市安全生產監督管理局發布情況通報:江蘇泰特爾新材料科技有限公司新建三車間在設備清洗過程中發生一起火災事故造成2人受傷。
最近天氣燥熱，而化工車間多易燃原料，導致事故頻發，清洗設備都能夠引火燒身，真的是防火防燥不如材料可靠。
為了解決行業的這一弊端，讓同仁們在夏季高溫作業中始終能夠泰然處之，科研工作者們可謂費苦心，華東理工大學李春忠教授攜其項目組歷經多年的探索，終于開發出了綠色、環保、防火、阻燃的改性聚合物復合材料。
當前材料領域的科技創新日新月異，超導材料、碳纖維以及陶瓷基、樹脂基復合材料等等讓大眾應接不暇，“材料”正向智能化、微納化、可設計化方向發展。華東理工大學李春忠教授項目組在聚合物復合材料領域鉆研多年，通過多種材料間的優勢互補，研發出多種“改性聚合物復合材料”，這些“改性”材料中，既具有介電或阻燃等功能特性的環保聚氯乙烯，也有力學性能優異的聚丙烯、聚酰胺、聚對苯二甲酸丁二醇酯等復合材料，未來，電梯、無線基站、汽車，都會用到這種聚合物復合材料。
展開 一種具有自我感知的聚合物復合材料
應變敏感的“智能”材料可以監測自身的應變和內部損傷狀態
材料的電和機械響應之間的耦合是稱為壓阻的現象。這種耦合現象可以用來開發能夠自我監測自身應變和內部損傷狀態的應變敏感'智能'材料。
在聚合物復合材料中實現這一目標的一種方式是通過將導電碳納米結構引入非導電聚合物中。在包含足夠的碳納米結構時，聚合物復合材料變成導電的 - 這種現象稱為電滲流。在滲濾時，應變，濕度，溫度和其他外部激發的變化導致納米復合材料的電導率變化，并且它們的相關性可用于開發自感應智能材料。
壓阻和填充碳納米結構的聚合物復合材料能夠電感應它們自身的變形和損壞的能力在Francis Aviles等人的評論文章中進行了討論，該文章涵蓋了從最初使用炭黑和石墨作為填料的努力到關于碳納米管和石墨填料的最新研究。
預計這些材料的當前應用將為汽車，航空航天，運輸和能源行業提供下一代智能材料。特別是對于熱固性聚合物，這些納米復合材料的應用正迅速向纖維增強多尺度分層復合材料中的應變和損傷的自感應發展，該復合材料幾乎可用于需要高承載能力的復合材料的各種工業應用中，自我感覺。
另一方面，碳填充彈性體材料的應用更多地集中于人體運動傳感器，軟皮，智能可穿戴傳感器和機器人技術，其主要條件是大變形。然而，諸如非線性，循環再現性，不期望的粘彈性響應和滯后現象等問題是需要解決的基于這些材料的商業裝置的進一步發展的實際問題。
來源：汽車輕量化CFRP
展開 一文帶你了解復合材料：復合材料的種類、加工及應用
各種天然纖維已被用于生產綠色復合材料，包括亞麻、劍麻、劍麻、棉花、大 麻和龍舌蘭。它們是豐富的可利用和可再生的。農業副產品，如甘蔗渣、玉米稈也被用作增強材料。
4. 混合型復合材料：
混合復合材料是指用兩種或兩種以上的纖維或填充物來增強單一聚合物，或用一種或多種纖維或填充物來增強聚合物混合物。與單獨增強的聚合物復合材料相比，混合型復合材料具有更好的拉伸性能。在不同填充物增強聚合物基體的情況下，一種填充物彌補了另一種填充物的缺點，即混合復合材料中的一種填充物可能是昂貴的，并具有較高的拉伸模量，而另一種填充物可能是廉價的，具有較低的拉伸模量。
然而，在合成纖維和天然纖維增強聚合物復合材料中，合成纖維的加入有助于減少吸濕性和提高性能，而天然纖維可減少碳足跡和最終產品的價格。混雜復合材料的性能取決于多種因素;這些因素包括纖維載荷、纖維的排列和取向、纖維的分散、纖維尺寸以及纖維與聚合物基體或基體之間的界面粘附?；旌峡梢酝ㄟ^結合合成纖維和合成纖維、合成纖維和天然纖維、天然纖維和天然纖維以及在增強聚合物復合材料中加入納米填料（如納米粘土、碳納米管、石墨片和金屬氧化物納米顆粒）來實現。
復合材料加工：
聚合物復合材料有許多加工技術。這些方法包括溶劑鑄造、熔融復合、壓縮成型、注射成型、擠壓成型等。選擇一種特定的加工方法取決于所需的應用、聚合物的類型和要使用的增強材料。
1. 溶劑鑄造法：
這種方法被廣泛用于制備生物復合材料，它需要少量的聚合物基體和增強材料。在這種方法中，聚合物被溶解在一個合適的溶劑系統中。溶解后，加入增強材料以制備均勻的混合物。當達到均勻性時，通過汽化或沉淀去除溶劑，形成薄膜。
展開 
具有優異的電絕緣、高導熱性能的聚合物復合材料
來源 | Composites Science and Technology
01
背景介紹
熱管理在現代工業和技術中發揮著越來越重要的作用，導熱材料已成為眾多電子產品和大型設備(包括能源設備、航天飛行器等)不可或缺的一部分。大多數金屬和陶瓷一般都是理想的導熱體，這可以分別歸因于電子熱傳導和相對完美的晶格振動。聚合物良好的可加工性和電絕緣性能使其在熱管理中不可或缺，但其隨機盤繞的共價分子鏈會產生強烈的聲子散射，由此產生的低導熱系數極大地限制了其在散熱中的應用。
通過提高分子鏈的結晶度和有序度，聚乙烯纖維、聚乙烯薄膜、聚乙烯氧化物纖維和聚苯并二惡唑纖維獲得了優異的導熱系數。這為輕質、可加工和絕緣導熱材料開辟了兩個新思路。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)以其優異的力學性能、低密度、良好的耐化學性、高耐磨性等特點而備受關注。最近的研究已經擴大了在熱管理中使用聚乙烯的可能性。
超高分子量聚乙烯纖維具有較高的導熱系數和優良的絕緣性能，非常適合在電絕緣領域發展為導熱材料。目前，絕緣導熱材料主要是填充導熱填料，然而在高填充量下面臨導熱系數惡化、密度高、可加工性差等棘手問題。利用超高分子量聚乙烯纖維開發全聚合物復合材料有望解決上述問題。但目前很少有研究對超高分子量聚乙烯纖維復合材料的導熱系數進行研究，導熱系數大于10 W/mK的超高分子量聚乙烯復合材料更是罕見。
02
成果掠影
近期，北京大學白樹林教授在開發具有高導熱和電絕緣性能的聚合物復合材料取得新成果。
針對開發具有優異機械性能、電絕緣、高導熱的全聚合物復合材料，通過熱壓法制備了種具有（0°/90°、±45°）兩種取向結構的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纖維/環氧樹脂復合材料。
展開 導熱聚合物材料的發展趨勢：關鍵因素、進展與展望
由于聚合物鏈的隨機糾纏，聚合物的高分子量和分散性意味著聚合物很難形成完整的晶體。半結晶聚合物包含少量的晶體區域，其中原子緊密相連，通過晶格的振動實現熱傳遞。在聚合物中建立長程有序時，晶格的振動可以允許沿分子鏈的快速熱傳遞(圖3b)。而在非晶體區域，熱傳導是通過固定位置周圍不規則分子的熱振動來實現的，并將熱能依次傳遞給相鄰分子(圖3c)。由于聚合物的結晶度低，存在缺陷，分子鏈和晶格的非諧波振動等，聲子在聚合物中的傳播受到高度阻礙，導致普遍較低的??值。聚合物內部結構示意圖如圖3a所示。
圖3.聚合物的微觀結構示意圖。
對于填充型聚合物復合材料，導熱系數的提高主要是由于高導熱填料的加入。填充型導熱復合材料的導熱機理可以通過導熱路徑理論、熱滲流理論和熱彈性系數理論三種不同的理論來解釋。其中，熱傳導路徑理論是最被廣泛接受的機理。熱傳導路徑理論、熱滲流理論和熱彈性系數理論示意圖，如圖4所示。
圖4.復合材料的導熱機理。
1.1 熱傳導路徑理論
通過在聚合物基體中連接導熱填料來建立導熱路徑。填料與基體之間的界面熱阻和基體的??
值是決定材料導熱系數的關鍵因素(圖4a)。當填料在聚合物基體中的濃度較低時，顆粒相互遠離。因此，聚合物復合材料的導熱系數仍然很低。當填料濃度不斷增加時，顆粒相互接觸，形成導熱網絡，為熱流提供了更好的路徑(圖4b)。在熱流方向與導熱網絡平行的情況下，復合材料的導熱性明顯提高。相反，未能在熱流方向建立導熱網絡會導致相當大的熱阻。復合材料的導熱性不能明顯提高。
1.2 熱滲透理論
滲透理論最初是用來解釋導電復合材料的導電現象。
展開 一種定向排列的三維氮化硼聚合物復合熱界面材料
來源 |
Journal of Colloid And Interface Science
01
背景介紹
隨著第五代通信、大功率集成芯片和鋰離子電池的發展，對散熱提出了更高的要求，促使對導熱絕緣熱界面材料(TIMs)的需求快速增長。高分子材料以其優異的可加工性、重量輕、成本低等特點受到人們的青睞。然而，聚合物的固有熱導率通常很低(0.1 ~ 0.5 W/mK)。采用具有高導熱性的填充材料是一種直接有效的策略，可以顯著提高聚合物的導熱性。
六方氮化硼(BN)是一種二維片層陶瓷材料，其面內導熱系數約為300 W/mK，面外導熱系數為30 W/mK。良好的電絕緣性使BN在電子設備的熱管理應用中具有獨特的優勢。然而，由于填料與聚合物基體之間存在較大的界面熱阻，采用傳統的直接共混方法得到的填料/聚合物復合材料的導熱系數通常不理想。在聚合物復合材料中構建三維連續導熱填充網絡已被證明是降低界面熱阻和促進聲子快速傳輸的有效策略，已受到廣泛關注。
此外，BN在整個聚合物中的垂直排列可以進一步充分利用BN良好的面內導熱性，使復合材料的縱向導熱性顯著增強，以滿足TIMs高效垂直散熱的需求。已經開發了各種方法來實現填料的垂直對齊，例如3D打印，外場控制，冰模板法等。通過定向凍結，填料沿著冰晶生長方向排列，形成三維互聯的垂直排列骨架，顯著增強了復合材料的導熱性。因此，開發一種更簡單、更具成本效益的冰模板工藝來實現BN的遠距離垂直有序排列，從而促進高性能TIMs的規?；a是非常必要的。
展開 圖解各項異性聚合物基復合材料標準化和非標準化力學試驗
聚合物基復合材料是由各種纖維和聚合物通過不同成型工藝組合而成的新型復合材料，其既保留了原組成材料的主要特點，又通過復合效應獲得原組成材料不具備的性能。其中纖維主要起增強作用，聚合物樹脂主要起連接纖維和傳遞載荷的作用，而纖維和聚合物樹脂的界面是連接的紐帶，也是載荷傳遞的橋梁，起著非常重要的作用。聚合物基復合材料的比剛度以及比強度較高，抗疲勞性能和耐腐蝕性能優異,且具有可設計性強、成型工藝簡單、過載時安全性能好等優點。目前聚合物基復合材料已廣泛應用于軍事、航空航天、汽車、船舶、電子、無人機、機械、醫療、建筑以及運動器材等領域。
復合材料力學性能測試是聚合物基復合材料產品研制與生產的重要組成部分，對其質量保證和產品驗證起著重要作用。隨著聚合物基復合材料的廣泛使用，其力學性能測試變得越來越重要。測試這些各向異性材料的主要挑戰之一是需要開發各種各樣的夾具，以提供在不同條件下測試材料的各種方法。國高材分析測試中心的工程師熟悉國際標準和一系列法規要求，并根據ISO和ASTM規范對復合材料進行表征。
單向拉伸試驗（定向）
（ASTM D638，ISO 527）
單軸張力中的應力（ζ）根據以下公式計算：
ζ=材料樣品的荷載/面積…………..（1）
應變（ε）根據以下公式計算：
ε=δl（長度變化）/l（初始長度）…………..（2）
曲線（E）的初始線性部分的斜率是楊氏模量，由下式給出：
E=（ζ2-ζ1）/（ε2-ε1）…………..（3）
復合材料的單軸拉伸試驗
三點彎曲試驗
（ASTM D790）
通過三點彎曲試驗可以了解復合材料和熱塑性3d打印材料的彎曲強度、彎曲應力和應變。
展開 用于提高熱管理能力的高導熱且電絕緣的聚合物/氮化硼納米片納米復合薄膜
【引言】
由于其多功能性和易加工性，現代電氣系統和電子設備的熱管理應用迫切需要導熱但電絕緣的聚合物復合材料。然而，增強聚合物復合材料的導熱性通常以輕質損失、柔韌性和電絕緣性的劣化為代價。本文報告了含有定向氮化硼納米片（BNNS）的先進聚合物納米復合材料，其表現出高導熱性，優異的電絕緣性和出色的柔韌性。這些納米復合薄膜可以通過靜電紡絲聚合物/BNNS納米復合纖維，垂直折疊電紡納米復合纖維，經壓制而構建。納米復合薄膜在33wt％BNNS負載量時具有超高的面內導熱系數。此外，與原始聚合物相比，納米復合膜具有優異的電絕緣性能，例如低的介電損耗，較高的電阻率和擊穿強度。在電源器件中證明了納米復合薄膜的強大熱管理能力，這表明了管理高功率密度電子設備的熱平面內高導熱性的重要性。
【成果簡介】
導熱且電絕緣的聚合物材料已廣泛應用于發光二極管（LED）、集成電子器件、能量存儲和轉換系統，軍事武器和航空航天工業中，以實現適當的熱管理。隨著電氣系統和電子設備的快速性能演進，傳統的聚合物復合材料不能滿足熱管理的高要求。因為聚合物材料雖具有優異的電絕緣性能，靈活性和設計自由度，但低固有導熱率限制了它們在熱管理中的適用性。因此，結合聚合物的優點和填料的高導熱性的復合材料被認為是理想的解決方案。其中，六方氮化硼納米片（BNNS）由于具有超高導熱性，寬帶隙（約5.9 eV）和高縱橫比2D形態，是有前途的導熱填料。
展開 高絕緣-鐵電復合微粒顯著提高柔性聚合物復合材料的靜電儲能性能
近日，中國科學院深圳先進技術研究院先進材料科學與工程研究所（籌）在電介質儲能材料領域獲得新進展。該研究通過對填料粒子的設計，將具有高介電常數的鈦酸鋇粒子與具有高擊穿強度、高熱導率的氮化硼納米片進行結合，形成特殊結構的復合粒子，與聚合物復合后可顯著提高復合材料的擊穿強度和介電儲能性能。相關論文以Significantly Enhanced Electrostatic Energy Storage Performance of Flexible Polymer Composites by Introducing Highly Insulating-Ferroelectric Microhybrids as Fillers（高絕緣-鐵電復合微粒顯著提高柔性聚合物復合材料的靜電儲能性能）為題發表在權威刊物Advanced Energy Materials（《先進能源材料》，2018, 1803204，IF=21.875）。羅遂斌高級工程師為第一作者，于淑會研究員和孫蓉研究員為通訊作者。
圖(a) BT@BN復合顆粒的制備流程示意圖；(b) BT@BN復合顆粒TEM照片；(c) 復合材料擊穿強度。
電介質儲能技術具有異?？斓哪芰哭D換速率，同時具有工作時間長以及環境友好等特點，目前已經在現代電子電力工業如可穿戴電子、混合動力汽車、武器系統等領域得到廣泛應用。隨著電子器件向小型化和高性能化方向的發展，迫切需要具有高儲能密度的電介質材料。
為此，研究團隊將氮化硼納米片（BNNS）與鈦酸鋇（BT）納米顆粒的分散液進行混合和抽濾后，在較高溫度下處理，一定程度上熔融的BNNS將BT顆粒緊密包覆，形成復合顆粒BT@BN。
展開 3D打印/FDM工藝制備導熱MWCNT/PLA納米復合材料
因此，開發創新的高導熱材料來解決這一問題具有重要意義，常見的導熱填料如氧化鋁、氮化硼、氮化鋁、氮化硅、金剛石、石墨、金屬顆粒、碳納米管(CNTs)、石墨烯等，已被廣泛用于制備聚合物復合材料，以達到期望的性能。
其中，碳納米管相對于金屬納米填料具有更大的縱橫比和靈活性，可以更好地融入聚合物基體中，以滿足熱管理要求。多壁碳納米管(MWCNT)的導熱系數為2586 ~ 3075 W/(mK) 。然而，在先前的研究中，在聚合物復合材料中加入碳納米管對熱傳導或傳熱能力的增強作用有限。因此，開發一種能夠使得碳納米管在聲子傳輸的潛通道的首選方向上有序排列，以及調整在復合材料中所需的填充位置，這對于實現快速熱傳導的迫切需求是必不可少的。
3D打印，也被稱為增材制造，是一種從3D模型數據一層一層地將材料連接起來制造物體的過程。其中直接墨水直寫(DIW)和熔融層積成型(FDM)正在成為制造聚合物納米復合材料最成功和最廣泛使用的工藝。其中FDM方法是一種簡單的方法，可以制造幾何復雜的三維結構，并可編程宏觀和微觀結構。3D打印的高縱橫比材料可以賦予打印結構特殊的多功能，包括在電氣和熱管理、能量收集、能量存儲和傳感等應用中所需要的功能。
3D打印和碳納米管的結合可以為分層排列的結構編程提供無限的可能性。為了獲得高導熱性的聚合物納米復合材料，最需要的是在聚合物基體中加入大量的填料，并控制填料的取向和位置。3D打印能夠將填料分布在復合材料中具有所需方向的特定位置，有助于形成導熱路徑，并在首選方向上提高導熱性。
02
成果掠影
近期，美國特拉華大學材料科學與工程系的倪超英教授在通過3D打印的方法驗證了該工藝對聚合物導熱性能的影響。
展開 
纖維增強聚合物材料在建筑業中的應用優勢
與傳統建筑材料相比，纖維增強聚合物具有許多優勢。纖維增強聚合物在土木工程中的應用領域日趨普及。生產玻璃纖維增強聚合物管比較容易，安裝也比較便捷。 與傳統建筑材料如鋼鐵和鋼筋混凝土相比，纖維增強聚合物復合材料具有許多優勢。這些優勢包括：重量輕、可抵抗惡劣環境損害、壽命長、自動裝配、安裝快捷。纖維增強聚合物在建筑中的應用愈來愈廣泛。許多示范工程中已經使用纖維增強聚合物來建造橋梁和住宅建筑物。與玻璃鋼其它加工技術相比，拉擠成型工藝速度較快，適于大量生產流程。最重要的是， 拉擠成型玻璃鋼管易于安裝，可組成土木工程中的結構次級系統。玻璃鋼中最常用的兩種增強材料是碳纖維和玻璃纖維。碳纖維增強聚合物復合材料比玻璃纖維增強聚合物的硬度要高，但碳纖維復合材料價格更貴一些。建筑業中選用玻璃鋼時，材料屬性和成本都要考慮進去。管組件中，玻璃纖維和碳纖維兩種纖維同時使用比較有利，可滿足硬度需求，而單獨使用玻璃纖維增強聚合物則無法滿足硬度需求。
展開 俄羅斯研發出聚合物復合材料合成新方法
俄羅斯科學院西伯利亞分院催化研究所在采用含鈦催化劑合成聚乙烯的聚合工藝過程中直接添加碳納米管，所獲得的聚合物復合材料中碳納米管分布均勻，具有強度高、抗輻照和低溫老化的性能特點。相關成果發布在《Composites Scienceand Technology》期刊上。
該技術基本工藝過程是，先在多層碳納米管的表面固定含有氯化鈦的聚合催化劑的納米顆粒，再將處理后的碳納米管置于反應釜中進行乙烯聚合以形成聚合復合材料。從熔融態乙烯轉變成固態聚乙烯的過程中會形成由非晶態分子聯接的晶體單元，晶體單元越多，則聚合物材料的密度越高，相應材料的剛性、拉伸強度和對化學物質作用的穩定性越高。聚合物材料的Ｘ射線相分析發現，碳納米管是乙烯聚合化的中心，晶體形成的觸發和生長首先是發生在納米管表面，之后深入到聚合物的其他部位。https://m.hongyantu.com/goodlist/sz/48397.html
進一步的研究發現，碳納米管上生成晶體單元的量直接取決于復合材料中納米管的含量，只有在多層碳納米管含量高的情況下才能得到大量的晶體，并且碳納米管可作為晶體定向晶種決定聚乙烯鏈的方向。此項成果可用于特定功能聚合物材料的制造，賦予材料新的特定性能?？蒲腥藛T計劃下一步開始項目的中試生產。
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展開 一種用于熱管理的BNNT-PAA復合材料
產生的熱量的高效散熱促進了聚合物基熱管理材料的發展。聚合物由于其輕質、易加工、經濟、高彈性和電絕緣性能而成為熱管理材料的主導應用。然而，聚合物表現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%)會導致聚合物復合材料的加工性能受到嚴重阻礙，并通過增加聚合物復合材料的剛度和變形能力而導致機械性能惡化。因此開發出具有優異熱管理性能的導熱復合材料是非常重要的。
02
成果掠影
近日，韓國Jaewoo Kim團隊針對開發具有優異熱管理性能的復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用。這引發了分散困境和BNNT在聚合物基體中的后續團聚，這極大地阻礙了聚合物復合材料的熱性能。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可使環氧復合材料的拉伸應變提高33.1%，拉伸應力提高175.8%，而垂直方向的導熱系數提高高達62.3%，這可能是由于在氧化鋁顆粒之間構建了BNNT導熱通道。
展開 碳纖維/聚合物復合材料熱導率近十年研究進展
關鍵詞：CFRP復合材料；導熱填料；定向CFs；碳纖維表面改性；三維導熱通路；熱導率
碳纖維增強聚合物（Carbon Fiber-reinforced Polymer, CFRP）復合材料是利用聚合物作為基體，CFs 或 CFs 織物作為增強體的復合材料，具有良好的機械性能、耐化學性和較低的熱膨脹系數，近年來受到廣泛關注，被用于電子封裝熱交換的理想材料，然而傳統 CFRP 復合材料熱導率低，致使集成電路在使用的過程中產生的熱量難以快速散發，導致電子元器件老化、損傷，難以滿足小型化和高功率器件的電子封裝，因此，在不損害復合材料結構完整性的基礎上提高 CFRP 復合材料的熱導率是目前亟待解決的問題。
考慮到 CFRP 復合材料制備工藝、成本與性能和傳熱機制受聚合物的熱特性影響，向聚合物中添加高導熱填料或實現 CFs 定向是提升 CFRP 復合材料熱導率的有效方法。
基于上述策略，學者們開發了四種方法：
一、CFs 與聚合物結合前或結合過程中將 CFs 同向排列；
二、在與聚合物基體結合前對 CFs 進行表面改性，并將高導熱填料附著在 CFs 表面；
三、在與 CFs 結合之前將高導熱填料加入聚合物基體，包括金屬、陶瓷和碳基材料等；
四、與聚合物結合前將多種填料（零維、一維和二維）進行橋接或對齊處理，構成大量連續的導熱通道結構，上述方法均能在不同程度上改善 CFRP 復合材料的導熱性能。
此外，許多研究表明，填料自身的熱物理性質、幾何特性（形狀和尺寸）和分布狀態（分散系統或附著系統）也是決定導熱率增強效率的重要因素。
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