導熱填料的案例
西工大顧軍渭教授《Research》：導熱高分子復合材料界面熱障重要研究成果
圖2 BNN-30@BNNS異質結構填料/玻璃纖維布/環氧樹脂層壓導熱復合材料制備及性能
（3）在導熱填料的表面功能化改性研究方面
鑒于導熱填料和樹脂基體聲子振動頻率不匹配問題（通常被認為是界面熱障），SFPC課題組前期通過界面分子學設計，在BNNS（Appl Mater Inter, 2020, 12: 1677；圖3）、石墨烯（J Mater Chem C, 2018, 6: 3004；入選2018年“中國百篇最具影響國際學術論文”）、BN（Composites Part A, 2017, 101: 237）和GNPs（Compos Sci Technol, 2017, 139: 83；Int J Heat Mass Tran, 2016, 92: 15）等導熱填料表面引入特定的聚合物層，有效改善了導熱填料和聚合物基體間的界面相容性，顯著降低了界面熱障，解決了由于導熱填料/樹脂基體界面熱障引起的復合材料導熱性能提升不佳的關鍵問題。
展開 導熱聚合物材料的發展趨勢：關鍵因素、進展與展望
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。在填料含量較低的情況下，填料均勻分散在聚合物基體中，形成“海-島結構”，而不形成連續的網絡，因此隨著填料含量的增加，復合材料的電導率增加緩慢。隨著導電填料的增加，當填料含量達到滲透閾值時，導電填料相互連接，形成“海-海結構”，電導率顯著提高。在導熱復合材料領域，滲流理論也可以解釋復合材料的導熱行為。然而，它是否能夠完全描述這種行為仍然存在爭議。在較寬的填料用量范圍內，在某些聚合物復合材料中未觀察到滲透點，并且幾乎沒有突然的變化。許多研究者認為，導熱填料必須具有足夠高的值才能產生熱滲流。因此，只有在具有較高的值的顆粒中，如CNTs和石墨烯納米片，才能觀察到類似于傳導行為的熱傳導滲透現象(圖4c)。
展開 碳纖維/聚合物復合材料熱導率近十年研究進展
04
導熱填料的影響
除對 CFs 進行表面改性來提升復合材料熱導率外，向 CFRP 復合材料中加入高導熱填料備受關注。根據形狀可將高導熱填料分為顆粒填料、線狀填料和片狀填料。圖 3 為顆粒、線狀和片狀填料加入 CFRP 復合材料導熱機理的示意圖。
圖 3 （a）顆粒填料、（b）線狀填料、（c）片狀填料和（d）混合填料增強 CFRP 復合材料熱傳導機理
對于顆粒填料而言，含量低時，顆粒與 CFs 彼此獨立，不能形成連續的導熱網絡，含量高時，導熱填料會增大與基體和 CFs 之間接觸面積，作為相鄰 CFs 之間熱傳導橋梁，縮短熱傳遞路徑，提高形成相互接觸的導熱通道概率，減少界面熱阻，促進熱量傳輸，提高復合材料的導熱性能。
與顆粒狀填料相比，線狀和片狀填料較容易與 CFs 形成接觸，構建成連續的熱傳導網絡，為熱流創造高效傳導途徑，更有效地增強 CFRP 復合材料熱導率。此外，將多種形狀尺寸的填料進行耦合（如圖 3（d））可以進一步增加熱傳導路徑，提升熱導率。
根據材料類型可將填料分為包括金屬填料、陶瓷填料和碳基填料，部分上述填料的熱導率如圖 1（e）所示。各種填料對 CFRP 復合材料熱導率的增強作用介紹如下：
4.1 金屬填料
各種金屬如Cu、Al、Ag等因自由電子的存在，具有很高的熱導率，然而金屬填料的耐腐蝕性差，易被水、大氣和各種有機或無機溶劑腐蝕，此外，金屬填料加入容易造成復合材料密度增加、導電性增強等，在一定程度上限制了其應用范圍，因此用于提升復合材料的熱導率的研究較少。
展開 導熱硅凝膠的研究與應用進展
目前一般通過兩種方法來提高其導熱性能：（1）提高結晶度，利用聲子在晶格中的傳播導熱。但該方法復雜、成本高，難以實現大規模的工業化生產。（2）加入具有較高導熱系數的導熱填料如氮化鋁、氮化硼和碳納米管等，制備填充型導熱復合材料。該方法因易于加工成型和低成本而被廣泛應用。
表4. 常見幾種填料的熱導率。
2
.2 影響導熱率的因素
高分子材料熱導率的主要影響因素有：導熱填料的種類以及百分比、溫度、結晶度、分子鏈取向、密度和濕度等。
（1）理想的導熱填料首先得具備以下幾個條件，首先導熱填料能夠發揮其導熱能力，這種能力取決于填料的顆粒形狀、尺寸比、表面特征、本身導熱性、環境因素等。其次填料要具備良好的可填充性。試驗證明導熱填料表面經偶聯劑或表面處理劑處理后，可以提高導熱填料與基體之間的相容性，從而提高基體材料的導熱性能和不顯著降低其力學性能。
（2）高聚物熱導率與溫度的依賴關系是比較復雜的總的說來?隨溫度的升高熱導率增大。但結晶聚合物和非結晶聚合物的熱導率隨溫度的變化規律有所不同。
（3）聚合物的結晶度對熱導率有非常大的影響。這是因為在晶區內分子鏈的排列結構具有長程有序從而格波在晶區內部傳播過程中?聲子間碰撞幾率較小，相應的聲子平均自由程較大，故晶區部分的熱導率較高。而在非晶區內由于分子鏈排列雜亂無章聲子受到的散射嚴重，相應的聲子平均自由程較小，從而非晶區部分的熱導率較低。
（4）高聚物的熱導率受分子鏈取向影響很大。拉伸非晶態聚合物，大分子鏈沿拉伸方向取向，因為鏈的共價鍵熱傳導能力比鏈間熱傳導能力強得多，所以沿拉伸方向的熱導率分子鏈比垂直方向的大得多，產生強烈的各向異性。
展開 
：具有優異機械性能和室溫自修復能力的導熱軟物質
自修復彈性基體PUUE及二元導熱填料BNNS-LM的設計與加工
為了解決上述問題，本工作采用的策略主要分為三個步驟：(1)制備出具有自修復特性和優異機械性能的柔性彈性基體；(2)加工得到具有優異導熱性能并且和柔性基底具有理想界面作用的導熱填料；(3)復合加工得到所需復合材料。首先研究者們通過多級氫鍵交聯得策略合成了具有高拉伸性的自愈性能的PUUE彈性體。如圖2所示，彈性體表現出極端拉伸性（超過40倍拉伸），并在沒有任何外部刺激下表現出快速自愈能力(25 °C, RH=55%)。
另一方面，傳統的絕緣導熱填料通常具有較高的模量，引入柔性聚合物基體中通常會導致其喪失柔軟的特性；硬質填料會限制分子鏈的運動，進而會降低材料的自修復效率。針對這些問題，在本文中作者報道了一種新的填料設計思路，選用氮化硼納米片(BNNS)和液態金屬(LM)作為導熱填料，在機械剪切的作用下，液態金屬以微納米尺寸的液滴形式牢固地錨定在BNNS 表面。其中，具有高導熱的BNNS作為傳熱的主要載體有利于促進熱量在復合材料內部的耗散；界面修飾的LM液滴作為導熱填料和聚合物基體之間緩沖層，其具有良好的形變能力能有效過渡聚合物和填料之間的應力傳遞，并能維持聚合物分子鏈良好的運動能力，從而能有效克服復合材料中應力集中和硬化的問題，同時維持良好的自修復效率。
圖3 PUUE/BNNS-LM復合材料的機械、導熱及自修復性能展示。
基于獨特結構的BNNS-LM 二元填料結構設計, 結合具有高機械性能的自修復彈性基體的合成，該工作中得到的復合材料完美地平衡了導熱、柔性和自修復效率之間的矛盾。
展開 .》： 復合材料導熱網絡研究取得新進展
導熱填料形成的導熱網絡對提升其復合材料的導熱性能至關重要。一般認為，導熱復合材料的導熱系數（λ）隨導熱網絡的完善而逐漸提高。目前，關于復合材料導熱網絡的研究主要集中在三個方面：導熱網絡何時形成、如何形成，以及導熱網絡對導熱性能的提升機理。導熱網絡何時形成主要涉及導熱網絡形成時的臨界體積計算，主要與導熱填料的幾何形狀和尺寸有關，一般隨其長徑比的增加而減小。如何形成導熱網絡主要涉及導熱網絡的設計構筑，包括設計異質結構導熱填料以促進填料的彼此搭接，預制導熱填料連續搭接骨架形成多維導熱通路，以及加工驅動導熱填料的取向排列等。在導熱網絡促進導熱性能提升機理方面，一般認為導熱填料形成的導熱網絡降低了導熱填料間的界面熱阻，增加了聲子傳輸的通道，同時減少了因填料-基體界面不匹配造成的聲子散射。
但目前鮮有報道導熱網絡中導熱填料通路的數量、長短、貫穿方式及其分布等對復合材料導熱性能影響的研究，以及導熱網絡形成后，復合材料的導熱系數隨導熱填料用量的繼續增加又會呈現什么樣的變化等問題也有待進一步明晰。因此，設計構筑結構、密度、分布可控的導熱網絡，從多角度研究其對復合材料導熱性能的影響，對豐富完善導熱復合材料的導熱機理并指導其實際生產具有重要的理論意義和實際應用價值。
西北工業大學化學與化工學院顧軍渭教授“結構/功能高分子復合材料”（SFPC）課題組以液氮瞬冷造粒技術制備出不同粒徑的石蠟球，采用微融覆法在石蠟球表面包覆石墨（旨在石蠟相界面間構筑可控的石墨導熱網絡），進而結合熱壓工藝制備石墨/石蠟導熱復合材料。
展開 氧化鋁在導熱絕緣高分子復合材料中的應用
需要開發導熱絕緣高分子復合材料替代傳統高分子材料，作為熱界面和封裝材料，迅速將發熱元件熱量傳遞給散熱設備，保障電子設備正常運行。
1.填料的導熱機理
高分子材料本身的熱傳導系數比較小 ，所以填充型高分子復合材料導熱性能主要依賴于填充物的導熱系數，填充物在基體中的分布以及與基體的相互作用。填料用量較小時，填料雖均勻分散于樹脂中，但彼此間未能形成相互接觸和相互作用，導熱性提高不大；填料用量提高到某一臨界值時，填料間形成接觸和相互作用，體系內形成了類似網狀或鏈狀結構形態，即形成導熱網鏈。當導熱網鏈的取向與熱流方向一致時，材料導熱性能提高很快；體系中在熱流方向上未形成導熱網鏈時，會造成熱流方向上熱阻很大，導致材料導熱性能很差。
制造具有優良綜合性能的導熱材料一般有兩種途徑：一種是合成具有高熱導率的結構聚合物；另一種是在聚合物中填充高導熱性的填料。后者比較常見。一般都是用高導熱性的金屬或無機填料對高分子材料進行填充。氧化鋁（VK-L04R,VK-L600D）通常作
為填料應用于絕緣導熱高分子復合材料。
2 氧化鋁的形態及表面處理
2.1 氧化鋁（VK-L04R,VK-L600D）作為導熱絕緣材料的特點
具有導熱電絕緣性能的填料很少。常見的幾種及其熱導率分別見表1。實驗研究證明，當填料與基體熱導率之比大于100時。提高填料導熱系數已意義不大。這 就意味著應用電絕緣填料如Al2O3，MgO、BeO、AlN等可制備具有較高導熱性能的電絕緣復合材料.與其他填料相比Al2O3（VK-L04R,VK-L600D）的導熱率不高，但是其價格較低，來源較廣，填充量較大，常用作絕緣導熱聚合物的填料。Al2O3通常單獨使用或與其他填料混合使用。
展開 小小球，大作為——球形氧化鋁
電子設備小型化對散熱性提出更高要求，熱界面材料（TIM）在其中起關鍵作用，球鋁具備高性價比常作為導熱填料應用到熱界面材料中改善導熱性能。新能源車高景氣發展以及熱管理重要性進一步催生熱界面材料應用，帶動相應球形氧化鋁等導熱填料需求。在眾多導熱材料中，氧化鋁雖然不是導熱能力最強的填料，但其來源廣泛、價格低、且在聚合物基體中填充量大，具備高導熱、低填充粘度、高性價比的優異特性，因此球形氧化鋁已然成為了“明星材料”。
來源：百度
01
引言
氧化鋁是一種白色固體材料，它無臭、無味，易吸潮而不潮解，是典型的兩性氧化物，幾乎不溶于水和非極性有機溶劑，熔點高達2054℃。 由于氧化鋁這些獨特的性能，使得市場對氧化鋁的需求量非常龐大。 氧化鋁粉體微觀性能影響其制得產品的宏觀性能。 在眾多氧化鋁粉體中，均勻的單分散球形顆粒由于不易團聚，球形顆粒間的致密均勻的孔隙可有效抑制不均勻晶粒生長，且其形貌規則，比表面積較小，堆積密度大流動性好，能夠極大提高成品的應用性能。因此，球形氧化鋁的制備成為氧化鋁粉體材料研究的熱點之一。其中球形氧化鋁因其具有高熱導率、高電阻率、低介電損耗、性價比高等眾多優勢，被廣泛地應用和研究，而球形填料更有助于發揮導熱填料的熱傳導功能，因此目前市場上用得較多的導熱填料主要是球形氧化鋁。
02
為什么追求“球形化”
2.1 形貌結構
從圖中看到角鋁的形貌不規則，有棱角，表面粗糙有氣孔，粒度分布寬；從圖2中看到球鋁球形度好，無棱角，表面光滑無氣孔，粒度分布更均一。
展開 導熱吸波材料研究進展
因此為了充分利用基體內部空間，構建良好的填料—填料之間的導熱通路，可采用多種不同尺寸或幾何形貌的導熱填料復合填充，利用不同長徑比的填料復配使用，可以大幅提高顆粒之間接觸結點數目，形成更加致密的聲子傳輸網絡，如圖2所示。
圖2 納米復合材料的熱傳導模型。
例如wang等研究發現當向硅橡膠添加不同尺寸（6和0.8 μm）的SiC填料時，所得復合材料的熱導率會隨著粒徑分布的變化而變化，當混合填料的堆積密度最高時達到最大熱導率 2 W/(m·K)。
另外不同形貌的導熱填料也可以協同增強復合材料的導熱性，將不同形狀的填料搭接在一起能夠有效地形成導熱網絡，而導熱網絡的形成使得界面熱阻降低并減少聲子散射化，從而增強導熱性能，如圖3所示。
例如Zhang等將片狀六方氮化硼和球形立方氮化硼2種導熱填料復配填充環氧樹脂。當二者體積比為2:1時，在較低的填充量下（6 vol%）復合材料的導熱系數相比純環氧基體提高了116.14%，優于相同含量下單一填料的填充效果。
圖3 不同形狀填料混合形成的導熱網絡示意
另外，填料在基體中的分布狀態對熱導率也有顯著影響，例如在電子設備中一些部件需要在某一方向上盡快散熱，而不影響周圍其他部件，但目前普通的共混加工工藝得到的是各向同性的導熱復合材料，且導熱系數不高，無法滿足一些高功率電子器件的散熱需求，并且有些填料自身具有很強的各向異性，其在某方向導熱系數很高，但均勻分散進基體后無法發揮其高導熱的優勢。
展開 技術研究｜一種新型的導熱硅脂成分分析
01
背景描述
導熱硅脂是一種膏狀的導熱界面材料， 主要用于填補兩種材料接合或接觸時產生的微空隙及表面凹凸不平的孔洞，減少傳熱接觸 熱阻，提高器件散熱性能，廣泛應用于航空航天、電子電氣等領域，對電子產品的密集化、小型化和提高其可靠性、精密度及使用壽命都具有重要意義。
硅脂、硅膏一般至少由兩部分構成，通常是由四個部分組成：基體硅油、填料、穩定劑及其他添加劑組成。硅脂、硅膏可以根據需要制成不同用途的產品，導熱硅脂即為其中具有特殊功能的一種。導熱硅脂又稱導熱硅膏，此類硅膏是以硅油為基體，使用導熱性化合物或導熱填料進行填充配制得到的產品，常用作基油的有二甲基硅油、甲基苯基硅油、長鏈烷基硅油和氟烴基硅油等。常見硅油及特點如下：二甲基硅油，用于輕潤滑及密封；甲基苯基硅油，用于低／高溫潤滑用；長鏈烷基硅油，用于塑料潤滑及鋼．鋼潤滑；氟烴基硅油， 用于高溫潤滑，耐化學藥品。常見的導熱填料主要有：(1)金屬類，常見比如銀、銅、鋁等； (2)陶瓷類，氮化硼、氮化鋁、氮化硅、氧化鋁、氧化鋅、氧化鈹、二氧化硅等；(3)碳素類，比如石墨、石墨烯、碳納米管、炭黑等。填料的形狀可分為顆粒狀、片狀、球型和纖維狀。
展開 漢高推出用于汽車應用的下一代導熱間隙填料系列的首款產品
漢高正在推出其下一代熱間隙填料系列，其中包括 Bergquist 間隙填料 TGF 4400LVO。經過優化，可以使用更薄的粘合層進行點膠，實現快速加工和高可靠性，非常適合控制單元和 ADAS 組件等應用 Bergquist 間隙填料 TGF 4400LVO 是一種基于低揮發性有機硅技術的 2 組分、室溫可固化間隙填料。
漢高開發經理YM Bae表示，作為汽車行業的專家合作伙伴，漢高正在與原始設備制造商和零部件制造商密切合作，開發新的熱界面材料和粘合劑，以滿足最苛刻、安全關鍵應用的需求，同時提高效率和多功能性。漢高最新一代的間隙填充劑提供了強大的點膠、高可靠性和各種導熱選項的無與倫比的組合。Bergquist 間隙填充劑 TGF 4400LVO 推出后，將推出更多產品，以滿足汽車制造領域不斷變化的廣泛需求。
Bergquist 間隙填充劑 TGF 4400LVO 提供了一種易于分配的間隙填充劑解決方案，具有薄的粘合線，可在面對熱沖擊時提供高水平的可靠性。它的典型導熱率為 4.4W/mK，揮發性硅氧烷含量極低，提供了一種更可持續的選擇，有助于保護敏感電子元件。
在生產環境中，快速點膠灌裝機可提供更高的效率和多功能性。超過 90 分鐘的長工作時間還可以實現更寬的工藝窗口，并提供減少生產線浪費的可持續效益。TGF 4400LVO 在室溫下 12 小時內固化，但如果需要，可以加熱加速固化。
展開 
用于熱管理和電磁干擾屏蔽的碳基復合氣凝膠
雖然金屬由于其高導熱性和電磁干擾屏蔽性能而被廣泛應用于各種商業領域，但其重量大、防腐性能差等缺陷阻礙了其廣泛應用。
在這種情況下，具有高導熱性和導電性的聚合物基復合材料脫穎而出，這種復合材料通常是通過復合導熱/電填料制成。常見的導熱填料包括石墨烯、碳納米管(CNTs)、碳納米纖維(CNFs)等，由于其低密度、低成本、優異的導電性和導熱性以及卓越的機械性能，也被廣泛用于提高聚合物的性能，為聚合物基復合材料在電磁干擾屏蔽和熱管理領域的應用提供了可行性。
此外，導熱填料的分散的均勻性可以使聚合物基復合材料形成有效的網狀結構，從而提高了聚合物基復合材料的導電和導熱性。但是，由于超聲分散容易使碳填料團聚，會損害填料固有的電學和熱學性能。因此，由CNTs和石墨烯組成的三維自支撐骨架可以在一定程度上避免了填料的自聚集，為電子和熱傳遞提供了豐富的高效途徑，成為一種極具潛力的分散方法。
02
成果掠影
近期，西北工業大學宋強教授團隊在開發具有導熱和電磁屏蔽性能材料取得新進展。該團隊提出了一種新設計策略來構建用于環氧樹脂改性的全碳氣凝膠復合材料。通過化學氣相沉積技術，創造性地改變骨架的孔隙空間，實現了還原氧化石墨烯-碳納米管-垂直富邊石墨烯(rGO-CNT-VG)的共價鍵復合的三維結構?；谖⒔Y構的設計和控制，成功獲得的層疊式三維rGO-CNT-VG骨架在不同組分之間具有大量無縫結合的異質界面，可以產生額外的電荷極化、界面極化和介電弛豫，從而顯著促進電磁微波的衰減和轉換，達到理想的電磁干擾屏蔽性能。
展開 基于超彈性雙連續網絡靈活調控復合材料導熱性能
圖(a)石墨烯@聚合物雙連續導熱網絡增強高分子復合材料制備流程；圖(b)導熱網絡結構調控示意圖；圖(c-e)分別為密胺網絡、氧化石墨烯@密胺網絡及石墨烯@密胺網絡的微觀結構照片
結合實驗結果及有限元模型分析可知，三維連續網絡增強高分子復合材料中的導熱過程可分為兩個階段，分別是熱流在高分子基體的緩慢傳輸和在導熱網絡的快速傳導。當導熱網絡的密度較小時，高分子基體中遠離導熱網絡的區域會出現熱量集中，熱量難以快速擴散至導熱網絡，導熱網絡對復合材料導熱性能的提升有限。當導熱網絡的密度提高時，導熱網絡能夠對復合材料的導熱性能發揮較大作用。因此，在導熱填料含量一定的情況下，保障導熱填料的連續性的同時提高填料的分布密度對復合材料導熱性能的提升至關重要。柔性密胺網絡為石墨烯提供三維連續模板，石墨烯賦予密胺網絡高導熱性能，這種雙連續網絡能夠在保證導熱網絡連續性的基礎上可控調節其網絡結構，進而能夠靈活調控復合材料的導熱性能。將導熱復合材料薄片內嵌溫度傳感器，并集成于機器人手指，其對冷熱交替具有良好的感知能力。
該成果發表于Advanced Functional Materials期刊。論文第一作者為天津理工大學青年學者秦盟盟。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adfm.201805053
展開 西工大史學濤副教授/顧軍渭教授《J Mater Sci Technol》：導熱高分子復合材料研究成果
此外，GFRP具有較低的面間熱導率（λ┴），也阻礙其成為大型導熱/結構一體化制件發展的瓶頸問題。因此，研究開發高導熱、電絕緣且力學性能優異的GFRP，在改善構件導/散熱問題同時，一定程度延長使用壽命，對大功率電機定子、轉子和絕緣槽等相關領域材料的設計和拓展具有重要的理論指導和實際應用價值。
西北工業大學化學與化工學院顧軍渭教授“結構/功能高分子復合材料（SFPC）”課題組采用聚二烯丙基二甲基氯化銨（PDDA）和聚丙烯酸鈉（PAAS）分別對球形微米氮化硼（BNN-30）和氮化硼納米片（BNNS）進行表面功能化改性，通過“靜電自主裝”法制備異質結構BNN-30@BNNS導熱填料，并以正硅酸乙酯（TEOS）和γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）為原料合成的硅溶膠（Si-sol）對玻璃纖維布（GFs）進行表面功能化改性（Si-GFs），采用“涂覆-鋪層-模壓”工藝制備BNN-30@BNNS/Si-GFs/環氧樹脂（E-44）層壓導熱復合材料。研究結果表明BNN-30和BNNS表面功能化改性成功，并成功制備出結構穩定的異質結構BNN-30@BNNS-Ⅲ導熱填料（fBNN-30與fBNNS質量比為1：2）。當BNN-30@BNNS-III用量為15 wt%時，BNN-30@BNNS-III/E-44導熱復合材料的λ達到0.61 W m-1K-1，為純E-44的λ（0.22 W m-1K-1）提高2.8倍，且優于相同用量（15 wt%）的BNN-30/E-44（0.56 W m-1K-1）、BNNS/E-44（0.42 W m-1K-1）和（BNN-30/BNNS）/E-44（BNN-30/BNNS簡單共混，1/2，wt/wt，0.49 W m-1K-1）導熱復合材料。
展開 一種提升碳納米管/聚二甲基硅氧烷納米復合材料界面熱傳輸的微結構焊接工藝
但是，大多數聚合物具有相對較低的導熱系數，范圍為0.1至0.5 W/mk。提高聚合物導熱性的一種簡單而有效的方法是將高導熱填料(如金屬、陶瓷、碳基材料)摻入聚合物中。碳納米管，由于其出色的導熱性(≈1000-3000 W/mk)，似乎是一種很有前途的導熱填料。根據麥克斯韋方程，1 vol%的碳納米管負載應該會導致聚合物納米復合材料的導熱性增加十倍。然而，碳納米管增強納米復合材料的高界面熱阻極大地限制了碳納米管優越導熱性的利用，導致導熱系數低于理論計算的預期。
一般來說，碳納米管增強納米復合材料的界面熱阻可分為基體與碳納米管界面處的熱阻和碳納米管填料之間的熱阻。聚合物基體和碳納米管填料之間的界面熱阻歸因于它們的聲子譜的巨大不匹配，這是難以消除的。界面焊接是提高聚合物納米復合材料導熱性能的一種有效方法。例如，碳化聚酰亞胺(PI)焊接的3D石墨烯骨架的導熱性提高了兩倍。在我們之前的工作中，石墨層焊接的3D碳納米管網絡由于在結處有效的聲子和應力傳遞而顯示出大大改善的導熱性。通過界面焊接，還觀察到氮化硼和碳化硅納米線網絡的導熱性顯著增強。然而，目前仍然缺乏對于界面聲子傳輸機理的深入研究。
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成果掠影
近期，天津大學封偉教授、香港理工大學沈曦教授和香港中文大學（深圳）鄭慶彬教授聯合采用實驗與分子動力學模擬相結合的方法，系統研究了界面焊接對CNT增強聚合物納米復合材料導熱性能的影響。該文報道了一種界面焊接策略來構建三維導熱網絡(GS-w-CNT)。值得注意的是，獲得的GS負載為4.75% wt%的GS-w-CNT /聚二甲基硅氧烷(PDMS)納米復合材料保持了5.58 W/mk的高導熱系數，與純CNT/PDMS納米復合材料相比，提高了410%。
展開 