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本研究的其他次要目標是建立替代模型，將復合材料樣品的輸入參數與有效導熱系數響應關聯起來，以及訓練一個基于滲透路徑存在的微觀結構分類模型。通過數據驅動的熱滲透分析，闡明了各種特性對復雜三維復合材料結構有效導熱系數的影響。這些特征包括復合材料成分的熱學和幾何性質、界面阻力和滲透路徑的存在。生成了一系列具有不同特征的體素微觀結構樣本。使用基于擴散界面的均勻化方法計算評估了它們的有效導熱系數。

到目前為止，聚合物/BN復合膜即使在高填料含量(~60 wt%)下的導熱系數一般小于10 W/(mK)。然而，這種聚合物膠合填料骨架，由于簡單的物理接觸，相鄰填料之間的界面相互作用相對較弱，這在結處造成強烈的聲子散射，極大地限制了所得復合材料的導熱性增強。聚合物-六方氮化硼(BN)復合材料因其高導熱性和優異的電子絕緣性而成為電子器件理想的熱界面材料(TIM)。

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。

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。

此外，我們提出了蜂窩導熱模型，可以精確計算取向偏析復合材料的理論導熱系數。本研究通過粉末固態擠壓構建定向三維導熱網絡，為制備高導熱聚合物基熱界面材料(TIMs)提供了一種具有前瞻性和可靠性的策略。

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。

二維BN具有較高的理論導熱系數和優異的絕緣性能，是開發高導熱擬納米復合材料的合適候選填料。但是，由于高慣性和相對較大的厚度，h-BN在溶液中直接自組裝的報道很少。因此，研究h-BN的誘導取向對于實現功能復合材料的規模化制備具有重要意義。

為了應對這些挑戰，聚合物基復合材料已經投入了大量的精力。傳統的復合材料是將導熱填料如氧化鋁、氮化鋁、碳化硅、氧化鋅或銅分散在聚合物基體中制備的，這些復合材料的導熱系數達到7 W/mK。然而，油脂類材料和低導熱系數的問題嚴重限制了它們在高功率電子設備中的熱管理。

盡管在增強面內導熱系數以及柔韌性和延展性方面取得了許多突破，但幾乎所有的導熱人造珍珠石都缺乏足夠的粘附性。因此，它們依靠銀漿或環氧膠粘劑作為熱界面材料(TIMs)來連接設備進行冷卻，而不是自粘，這不可避免地導致界面不匹配和長使用壽命下的膠水脫落的問題。此外，大多數復合材料具有高強度，但缺乏拉伸性和彈性，將本質上堅韌的珠層和高粘彈性結合在一種材料中似乎是矛盾的，這在自然界中并不存在。

除了優異的導熱性外，BN/BR復合材料還具有優異的電絕緣性和阻燃性。該仿生復合材料的簡單制備和可擴展性為高性能復合材料的設計和制備開辟了新的道路。

此外，由于其剛性分子結構導致的較差的溶解性和界面相容性給PEEK復合材料的導熱系數增強帶來了挑戰。界面結合強度低，填料團聚，使得常規混合物理復合材料難以達到預期的熱傳導效果。然而，一些復雜的合成過程不可避免地涉及到填料的部分結構損傷，從而導致導熱系數的減小。因此，填料的無損改性被認為是一種有效的方法。其中靜電紡絲和冷凍干燥是有效的填料排列技術。

(a) LM@BN拉伸過程中復合材料的結構重排;(b)復合材料原始狀態和編程后的顯微組織(i-ii)光學顯微鏡，(i-ii)掃描電鏡;(c)編程后復合材料的導熱系數；(d)導熱系數與體積分數的關系。 圖5 . 復合材料的力學性能及其在熱管理中的應用實例 。

1、背景描述導熱系數是表征材料導熱性能的一個重要參數，它不僅是評價材料熱學特性的依據，也是材料在設計應用時的一個依據。目前，測量導熱系數的實驗多以固體為測試樣品。對于液體，由于導熱系數較小，基本屬于不良導熱體，而且液體具有流動性，特別是在加熱時，液體內因溫差而形成的對流將使其導熱系數的準確性降低。

(a) PPG 復合材料的縱向和橫向導熱系數。(b) PiPG 復合材料的導熱系數。(c) 石蠟和 PPG 相變復合材料的熱重分析曲線。(d) PPG 相變復合材料的殘留物質量百分比，以及 (e) 填充物含量和導熱率提高效率。(f) PPG4 的熱導率和潛熱保持率與已報道的 PCC 的比較。

該團隊提出利用聚合誘導的對芳綸納米纖維(PANF)的框架形成特性和六方氮化硼納米片(BNNS)的高導熱性，通過簡單的真空輔助自堆疊方法成功制備了三維層壓的PANF- BNNS氣凝膠，該氣凝膠可作為環氧樹脂(EP)的導熱骨架。在所制備的PANF-BNNS/EP納米復合材料中，13.2%的BNNS負載時，其導熱系數為3.66 W/mK。通過有限元分析驗證了熱傳導路徑的有效性。

此外，本文展望了高導熱碳化硅陶瓷基復合材料后續研究方向，即綜合考慮影響碳化硅陶瓷基復合材料性能要素，優化探索高效、低成本的制備工藝；深入分析高導熱碳化硅陶瓷基復合材料導熱機理，靈活運用復合材料結構與性能的構效關系，以期制備尺寸穩定、具有優異熱物理性能的各向同性高導熱碳化硅陶瓷基復合材料。

因此，本研究為合理設計高導熱復合材料以提高電動汽車電池組的熱安全性提供了依據。

來源 | Applied Materials Today 01背景介紹由于固體材料的導熱系數與電氣系統的溫度變化成反比，這就要求導熱材料表現出與溫度相適應的熱傳輸能力，并集成到動態負載條件的電氣系統的熱管理中。

來源 | 中科潤資公眾號近日，中科潤資通過前驅體金屬氧化物注入、控制濕凝膠介孔成型， 并調整纖維載體成分和直徑比例分布，優化惰性氣體置換條件等技術措施，成功將硅系纖維氣凝膠復合材料在高溫段（500℃）的導熱系數降低至0.044w/m·k（穩態熱防護板法 GB/T 10294-2008，ASTM C177-19），并滿足在1300℃時長效穩定絕熱，達到世界領先水平

復合相變材料（CPCM）作為被動電池熱管理系統（BTMS）仍然面臨著易泄漏、高剛性和低導熱率等諸多挑戰。