來源|Ceramics International

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背景介紹

隨著現(xiàn)代電子產品逐漸向小型化、集成化、大功率化的方向發(fā)展，高導熱的柔性熱界面材料受到了人們的廣泛關注。但是，由于熱源和散熱器之間的間隙被空氣占據(jù)，而空氣的導熱系數(shù)非常低，導致熱量不能及時散出。因此需要使用熱界面材料(TIM)填充微間隙，TIMs基于聚合物樹脂，通過引入導熱料優(yōu)化導熱系數(shù)。

六方氮化硼(h-BN)它具有層狀結構，在平面方向上具有較高的導熱系數(shù)(600 W/m K)，而在垂直方向上具有較低的導熱系數(shù)(30 W/mK)。此外，它還具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定性使得BN很難與其他物質發(fā)生反應。一些研究者為了增強了聚合物基體與填料之間的界面?zhèn)鳠?，改善了聚合物復合材料的填料分散性，降低了界面聲子損失。然而，這些對BN的表面修飾需要大量的化學物質，這促使研究人員通過改變BN的結構的方法來提高導熱性。

近年來，靜電植絨技術被應用于制備熱界面材料，在此基礎上，提出了一種新的策略，通過靜電植絨方法使BN納米片在柔性環(huán)氧基中有序排列，搭建傳熱通道。與機械混合法制備的隨機分布的氮化硼填充復合材料相比，垂直取向的氮化硼填充復合材料可以增強材料的導熱性能。

02

成果掠影

近期，中山大學化學工程與技術學院陳振興教授團隊通過靜電植絨的方法改善氮化硼納米片的排列結構從而優(yōu)化材料的導熱性能取得新進展。

靜電植絨組裝策略在幾個連續(xù)的層中構建了整齊排列的BN結構網(wǎng)絡，從而提高了復合材料的導熱系數(shù)。研究了不同h-BN用量對BN/環(huán)氧復合材料導熱性能的影響。在最高BN負載為17.6 wt%時，BN/環(huán)氧膜復合材料的導熱系數(shù)值達到0.65 W/m K，與隨機BN/聚合物(0.549 W/m K)和純環(huán)氧(0.214 W/m K)相比，分別提高了18.6%和204%。此外，BN/環(huán)氧膜具有良好的彈性體性能，斷裂伸長率仍保持在323%。此外，BN/環(huán)氧復合材料的抗拉強度遠高于隨機BN/環(huán)氧，分別為7.67、1.0和1.59 MPa。本文提出了一種制備高性能復合材料的新方法，為熱界面材料的制備提供了一種新的策略。

研究成果以“Electrostatic flocking assisted aligned boron nitride platelets scaffold for enhancing the through-plane thermal conductivity of flexible thermal interface materials ”為題發(fā)表于《Ceramics International》。

03

圖文導讀

圖1.

靜電植絨法制備BN/環(huán)氧復合材料工藝示意圖。

圖2.材料結構示意圖。

圖3.(a-c)純h-BN的FESEM圖像，(d-f)機械混合法隨機BN/環(huán)氧樹脂的FESEM截面圖，(g-i)靜電植絨法BN/環(huán)氧樹脂的FESEM截面圖。

圖4.BN/環(huán)氧樹脂的機械性能。

圖5.(a)環(huán)氧樹脂、無規(guī)BN/環(huán)氧樹脂、BN/環(huán)氧復合材料的介電常數(shù)和(b)介電損耗。

圖6.

BN/環(huán)氧的導熱系數(shù)和熱管理性能

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END

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審核編輯黃宇