摘要：隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備的散熱問題面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，亟須研發(fā)高性能導(dǎo)熱復(fù)合材料。高分子復(fù)合材料因其輕質(zhì)、高強(qiáng)度和良好的柔韌性，在導(dǎo)熱材料領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

簡(jiǎn)要介紹了導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)理、導(dǎo)熱填料以及影響導(dǎo)熱率的因素。綜述了通過表面功能化、雜化粒子、填料取向和構(gòu)建 3D 互聯(lián)骨架結(jié)構(gòu)等方法提高復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的研究現(xiàn)狀。總結(jié)了導(dǎo)熱材料當(dāng)前面臨的問題，并對(duì)未來導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)熱;高分子復(fù)合材料;填料

隨著現(xiàn)代電子元器件朝著集成化、微型化和智能化的方向發(fā)展，電子設(shè)備的散熱問題成為阻礙微電子領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)瓶頸。如何將電子元器件所產(chǎn)生的熱量及時(shí)排出，已經(jīng)成為微電子產(chǎn)品系統(tǒng)組裝領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題，通常的解決方法是在電子元器件和散熱裝置之間引入導(dǎo)熱復(fù)合材料 ［1］ 。

高分子基復(fù)合材料以其質(zhì)量輕、絕緣性好、機(jī)械強(qiáng)度高和成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注［2］ 。然而，大多數(shù)聚合物復(fù)合材料通常表現(xiàn)出低的熱導(dǎo)率(低于 5. 0 W/mK)，而且需要高的填料填充量(＞50%，質(zhì)量分?jǐn)?shù))。因此，如何在低填充量時(shí)，實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱系數(shù)是近年來導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料研究的熱點(diǎn)［3］ 。

高導(dǎo)熱材料不僅廣泛用于電子設(shè)備的散熱，在航空航天領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。本論文簡(jiǎn)要介紹了導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)理、導(dǎo)熱填料和導(dǎo)熱率的影響因素。從導(dǎo)熱填料的形貌以及形成的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的維度出發(fā)，綜述了利用表面功能化、不同形貌填料的協(xié)同、一維和二維填料的取向及構(gòu)建 3D 互聯(lián)骨架結(jié)構(gòu)等方法提高復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的相關(guān)工作進(jìn)展，最后對(duì)未來研究方向進(jìn)行了展望。

導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料

1.1 導(dǎo)熱機(jī)理

固體導(dǎo)熱分為電子導(dǎo)熱、聲子導(dǎo)熱和光子導(dǎo)熱。由于高分子聚合物本身無自由電子，其熱傳導(dǎo)主要通過晶格振動(dòng)和分子鏈振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，熱能的載體主要是聲子。填料種類不同，其導(dǎo)熱機(jī)理也不同。金屬填料主要通過電子導(dǎo)熱，而非金屬填料主要依靠聲子進(jìn)行熱傳導(dǎo)，其熱擴(kuò)散速率主要取決于鄰近原子或結(jié)合基團(tuán)的振動(dòng)［4］。

當(dāng)填料的添加量達(dá)到一定值時(shí)，顆粒之間才能相互接觸，形成導(dǎo)熱通路，聚合物由熱的不良導(dǎo)體向熱的良性導(dǎo)體轉(zhuǎn)變，這種轉(zhuǎn)變即是“逾滲”。當(dāng)填料的填充量較低時(shí)，填料在基體中是孤立的，彼此之間接觸很少，也沒有相互作用，不能在基體中形成導(dǎo)熱通路，對(duì)提高復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的貢獻(xiàn)不大［5］。

當(dāng)填料的添加量繼續(xù)增加，達(dá)到逾滲值以上時(shí)，填料之間就會(huì)相互接觸，產(chǎn)生相互作用，形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈。當(dāng)導(dǎo)熱網(wǎng)鏈的取向與熱流方向平行時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能就會(huì)顯著提高;如果在熱流方向上未形成導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，則會(huì)造成很大的熱阻，導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)較低。因此，如何在體系中形成最大程度的導(dǎo)熱網(wǎng)鏈，是獲得高導(dǎo)熱系數(shù)的關(guān)鍵［6］。

1.2 導(dǎo)熱填料

常見的導(dǎo)熱填料主要分為以下幾類:1)金屬材料:銀、銅和鋁等;2)碳材料:石墨、金剛石、碳納米管、碳纖維和石墨烯等;3)陶瓷材料:氮化硼(BN)、氮化鋁(AlN)、碳化硅(SiC)、氧化鋁(Al2O3)和氧化鋅(ZnO)等。由于陶瓷材料具有良好的絕緣性，是目前應(yīng)用最為廣泛的填料。

1.3 導(dǎo)熱性能的影響因素

影響復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的因素有聚合物的結(jié)構(gòu)，填料的種類、形貌、粒徑、填充量以及填料和聚合物基體的相容性等。通常情況下，聚合物基體的固有熱導(dǎo)率都比較低(約為 0. 2 W/mK)，因此，提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱率大多從填料的角度出發(fā)。

填料的種類不同，導(dǎo)熱能力也不同。金屬填料主要通過電子導(dǎo)熱，固有熱導(dǎo)率較高，而非金屬填料主要依靠聲子進(jìn)行熱傳導(dǎo)，其熱能擴(kuò)散速率主要取決于鄰近原子或結(jié)合基團(tuán)的振動(dòng)，其固有導(dǎo)熱率較低［7］。

導(dǎo)熱填料有球形、不規(guī)則形狀、纖維狀和片狀等各種形狀。與零維材料相比，具有超高長(zhǎng)徑比的一維材料(例如，碳納米管、碳纖維等)和二維材料(例如，石墨烯、六方氮化硼和片狀氧化鋁等)可以在填料與填料之間形成較大的接觸面積，為聲子的傳遞提供了更廣闊的通路，降低了界面接觸熱阻，有利于體系中導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建［8］。然而，由于球形填料在高填充時(shí)，不會(huì)導(dǎo)致黏度的急劇增加，在工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛。

填充量相同時(shí)，大粒徑填料填充的復(fù)合材料的導(dǎo)熱率比小粒徑填充的復(fù)合材料的導(dǎo)熱率高，這是因?yàn)榇箢w粒之間的界面接觸較少，界面熱阻較低。然而，粒徑也不能過大，否則，填料之間不能形成密堆積，不利于導(dǎo)熱通路的形成。目前，行業(yè)上多采用不同粒徑的填料搭配使用，以獲得較高的導(dǎo)熱率［9］。

只有當(dāng)填料的添加量達(dá)到一定值時(shí)，顆粒之間才能相互接觸，形成導(dǎo)熱通路。然而，高填充量會(huì)導(dǎo)致成本增加、質(zhì)量增加和力學(xué)性能降低，這些都會(huì)降低電子設(shè)備使用性能。因此，我們需要研發(fā)高性能的復(fù)合材料，在低填充量的前提下，實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱，以滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要［10］。

高導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究進(jìn)展

傳統(tǒng)的通過簡(jiǎn)單共混的方法對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)的提高非常有限。為了在相對(duì)較低的填充量下實(shí)現(xiàn)高的導(dǎo)熱系數(shù)，近年來人們進(jìn)行了大量的研究，下面從填料的表面功能化、復(fù)合填料、填料的有序取向和構(gòu)建三維(3D)互聯(lián)的填料骨架結(jié)構(gòu) 4 個(gè)方面進(jìn)行闡述。

2.1 填料表面功能化

填料與聚合物基體間的相容性對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能具有重要的影響。對(duì)填料表面進(jìn)行修飾，可以增強(qiáng)填料與基體之間的界面作用，改善填料在基體中的分散性，優(yōu)化聲子傳輸?shù)耐ǖ溃档徒缑鏌嶙瑁瑥亩岣邚?fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)。填料表面功能化的方法有共價(jià)功能化和非共價(jià)功能化 2 種。

2.1.1 共價(jià)功能化

共價(jià)功能化是通過化學(xué)反應(yīng)在填料表面以共價(jià)鍵的方式接枝一些化學(xué)基團(tuán)，從而增強(qiáng)填料與基體之間的界面相互作用。常用方法有強(qiáng)酸氧化法、溶劑輔助球磨法和偶聯(lián)劑處理法等。

通過強(qiáng)酸氧化可以在填料表面產(chǎn)生羧基、羥基和環(huán)氧等基團(tuán)。Chen 等［11］采用混合酸溶液［V(H2SO4 ) ∶ V(HNO3)= 3∶1］處理多壁碳納米管(MWCNTs)，處理后的MWCNTs 長(zhǎng)度變短且表面和兩端被氧化，表面帶有羰基和羧基而呈現(xiàn)負(fù)電荷，使得磁性 Fe 3 O 4 納米粒子更容易附著在其表面。然而，強(qiáng)酸氧化法會(huì)在填料結(jié)構(gòu)中形成缺陷位點(diǎn)和內(nèi)應(yīng)力，使其本征性熱導(dǎo)率降低。

通過化學(xué)剝離與機(jī)械剪切力的協(xié)同也能實(shí)現(xiàn)功能化，Lee 等［12］在NaOH 水溶液的作用下，高速球磨六方氮化硼(h-BN)粉末，得到了羥基功能化的氮化硼納米片(BNNSs)。除了邊緣的 B 位點(diǎn)，面內(nèi)的B 位點(diǎn)也有部分羥基化，這種方法可以獲得大尺寸、少缺陷，較高產(chǎn)率的羥基化的 BNNSs。

偶聯(lián)劑含有兩親性化學(xué)基團(tuán)，常用于改善有機(jī)物和無機(jī)物之間的界面作用。Yu等［13］用硅烷偶聯(lián)劑(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)處理氮化硼納米片，在其表面引入氨基，然后再在改性氮化硼納米片表面接枝超支化芳香族聚酰胺。這種強(qiáng)共價(jià)鍵在納米片和聚合物基體之間產(chǎn)生了一種強(qiáng)界面作用，改善了納米顆粒在基體中的分散性，使得復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能大幅度提高。

2.1.2 非共價(jià)功能化

非共價(jià)功能化是利用填料與改性劑之間的靜電相互作用、π-π 相互作用、范德華力和氫鍵等物理相互作用，實(shí)現(xiàn)填料表面功能化。與共價(jià)功能化相比，非共價(jià)功能化具有不破壞填料結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。

Shen 等［14］利用多巴胺對(duì) h-BN 進(jìn)行共價(jià)功能化處理，改性 h-BN 在聚乙烯醇中具有良好的分散作用。當(dāng)h-BN 的填充量為10%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)，復(fù)合材料的熱導(dǎo)率可達(dá) 5. 4 W/mK。π-π 堆積作用常用作石墨烯的非共價(jià)功能化，Teng 等［15］通過芘分子修飾的聚甲基丙烯酸縮水甘油酯對(duì)石墨烯納米片(GNs)進(jìn)行非共價(jià)功能化，促進(jìn)了 GNs 在聚合物基體中的分散，改善了界面相互作用，顯著提高了GNs/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。

Yu 等［13］采用十八胺(ODA)分子對(duì)氮化硼納米片(BNNSs)功能化處理，BNNSs表面的 ODA 分子與聚合物基體之間產(chǎn)生了物理纏結(jié)，改善了 BNNSs 和聚合物基體的界面相互作用，復(fù)合材料的導(dǎo)熱率得到顯著提高。盧秋影等［16］通過雙聚硅氧烷丁烯酸烷基酯對(duì)填料進(jìn)行表面改性，其有機(jī)硅鏈段能夠在硅橡膠基體中有更好的相容性，酯基與導(dǎo)熱粉體粒子表面形成氫鍵，可以有效地避免小分子偶聯(lián)劑與有機(jī)硅基體相容性差的問題，提高有機(jī)硅基體中導(dǎo)熱粉體的填充量，進(jìn)而大幅度提高導(dǎo)熱硅橡膠的熱導(dǎo)率。

2.2 雜化粒子

單一填料對(duì)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的提高很有限，采用不同種類、不同形貌和不同尺寸的填料進(jìn)行復(fù)合，不僅可以提高體系的密實(shí)度，降低體系的黏度，還可以發(fā)揮填料之間的協(xié)同作用，從而獲得更加優(yōu)異的導(dǎo)熱性能［17］。在 AlN的填充量為 25%的 AlN/環(huán)氧體系中，加入少量的(1%)碳納米管(CNTs)，其導(dǎo)熱系數(shù)可以與 AlN填充量為 50%的 AlN/環(huán)氧復(fù)合材料相媲美［18］。

Xu 等［19］利用氮化鋁晶須和氮化鋁顆粒作為填料配合使用，當(dāng)總填充量為 60%時(shí)，制備了一種導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá) 11. 0 W/mK的 PVDF 基復(fù)合材料。Zhao等［20］通過化學(xué)鍍方法制備了銅納米顆粒涂覆的碳纖維(Cu-CF)，然后，通過硅烷偶聯(lián)劑 3-巰基丙基三甲氧基硅烷處理，材料具有良好的分散性和相容性。當(dāng)填充量為 4. 0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到 1. 99 W·m－1·K－1，比 CF/有機(jī)硅復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)高了 2 倍。

銀納米粒子在高溫時(shí)會(huì)發(fā)生熔融，使填料顆粒之間互相搭接，實(shí)現(xiàn)了填料到填料的導(dǎo)熱通路，從而使復(fù)合材料具有高傳熱效率。Zeng 等［21］在二維的氮化硼納米片(BNNSs)和一維的碳化硅納米線(SiCNWs)上修飾銀納米粒子(AgNPs)，制備了一種新型的聚乙烯醇(PVA)復(fù)合紙。BNNSs和 SiCNWs形成了取向結(jié)構(gòu)，提供了高效的導(dǎo)熱通路，而 AgNPs起到了連接填料的橋梁作用，增強(qiáng)了填料之間的界面相互作用。制備的電絕緣復(fù)合紙，面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá) 21. 7 W/mK，高于大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的以取向BNNSs 為導(dǎo)熱填料的復(fù)合材料和薄膜。

Shen等［22］首先利用多巴胺黏附的方法制備了銀納米顆粒原位包覆的納米纖維(NFC)，然后采用真空輔助的方式制備了導(dǎo)熱性能良好的的柔性 NFC/Ag復(fù)合薄膜。僅含有 2.0%(體積分?jǐn)?shù))的 Ag 納米粒子的薄膜面內(nèi)的導(dǎo)熱系數(shù)約為 6. 0 W/mK，是純的NFC 薄膜的 4 倍。Yang 等［23］制備了嵌有銀納米線的二氧化硅和石墨烯納米片的三維填料結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料。SiO 2 涂層表面上的銀納米線可以提供豐富的硅羥基，與環(huán)氧基體形成強(qiáng)的共價(jià)鍵，使聲子散射最小化，構(gòu)建導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，還能夠有效地防止導(dǎo)電通路的形成。

2.3 填料的取向

制備高導(dǎo)熱復(fù)合材料的關(guān)鍵在于最大程度地形成導(dǎo)熱通路。采用共混方法制備復(fù)合材料，其填料隨機(jī)取向，不利于其面內(nèi)高導(dǎo)熱系數(shù)的發(fā)揮［24］。具有高長(zhǎng)徑比的一維材料(如碳納米管和碳纖維等)和二維材料(如石墨烯、六方氮化硼納米片等)沿著長(zhǎng)度方向的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于徑向?qū)嵯禂?shù)，如果將其取向排列，就能充分利用其長(zhǎng)度方向的高導(dǎo)熱性能［25］。目前，已嘗試?yán)枚喾N方法使填料取向，例如刮刀法、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、濾法、熱壓法和靜電紡絲等。

Yu 等［26］采用刮刀切片方法制備了氮化硼/環(huán)氧復(fù)合材料，使h-BN 微片在復(fù)合材料中排列成密集堆積結(jié)構(gòu)，最終獲得面內(nèi)導(dǎo)熱率高達(dá) 9 W/mK的復(fù)合材料。

Wu 等［27］采用交流電場(chǎng)使得石墨烯納米片在環(huán)氧樹脂中沿著電場(chǎng)取向，其熱導(dǎo)率提高了 60%，而且斷裂韌性和強(qiáng)度均顯著提升。Chung等［28］采用 10 T 超導(dǎo)磁體使石墨填料垂直陣列，在填充量為 80%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))時(shí)，導(dǎo)熱界面材料面外的導(dǎo)熱系數(shù)提高了 330%。Wu 等［29］將氟化碳納米管(FCNTs)作為導(dǎo)熱填料，通過真空輔助過濾制備了納米纖維素(NFCs)復(fù)合膜，沿平面方向呈現(xiàn)出排列良好的層狀結(jié)構(gòu)。此外，NFCs 和 FCNTs 之間的強(qiáng)相互作用使得FCNTs之間能充分接觸，降低了界面熱阻，導(dǎo)熱率得到顯著提升。Zeng 等［30］利用化學(xué)還原法將硝酸銀中的銀離子還原，并沉積改性片狀 Al2O3表面制得雜化粒子，然后將雜化填料與環(huán)氧樹脂進(jìn)行溶液共混，通過熱壓工藝對(duì)片狀 Al2O3 進(jìn)行微觀取向，得到復(fù)合材料。當(dāng)填充量為 50%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了 6. 71 W/mK高熱導(dǎo)率。

為了實(shí)現(xiàn)熱量在平面內(nèi)均勻快速擴(kuò)散，Huang等［31］通過靜電紡絲方法制備了聚合物/BNNSs 納米復(fù)合纖維，并經(jīng)過垂直折疊和壓制，制備出納米復(fù)合薄膜。當(dāng) BNNSs 填充量為33%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)時(shí)，厚度為 18 μm 納米復(fù)合薄膜的平面導(dǎo)熱系數(shù)可達(dá)到 16. 3 W/mK。此外，與原始聚合物相比，納米復(fù)合薄膜具有更好的電絕緣性能，如減少介電損耗、提高電阻率和增強(qiáng)擊穿強(qiáng)度等。

相對(duì)于水平取向，誘導(dǎo)線形或片狀填料垂直取向的難度較大，僅有少數(shù)方法可以實(shí)現(xiàn)。目前，研究最多的是在填料表面修飾磁性納米粒子，如Fe3O4 納米粒子和 Ni 等，使其具有磁響應(yīng)性，通過施加磁場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)填料沿垂直方向取向［32］。Lin 等［33］利用靜電作用，將磁性 Fe3O4納米粒子附著在h-BN表面，制備磁性h-BN 納米片。在外磁場(chǎng)作用下，實(shí)現(xiàn)了 h-BN 在環(huán)氧樹脂中垂直取向，其導(dǎo)熱系數(shù)約為 0. 9 W/mK，而未取向復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)只有 0.4 W/mK。

Kim 等［34］采用磁性取向法制備了導(dǎo)熱 BN/SiC二元填料和環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。填料表面 Fe3O4 顆粒允許 BN 在外加磁場(chǎng)作用下取向。由于各向異性，垂直排列的 BN 產(chǎn)生垂直熱流路徑，復(fù)合材料獲得較高導(dǎo)熱系數(shù)。當(dāng) SiC 納米顆粒阻礙了 BN 顆粒聚集，形成三維導(dǎo)熱路徑，從而提高了導(dǎo)熱系數(shù)。

2.4 構(gòu)建三維互聯(lián)的骨架結(jié)構(gòu)

由于界面熱阻是導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)下降的最主要因素，隨著填料維度增加，界面總面積減小，因此，單位質(zhì)量填料的熱傳輸效率遵循 3D＞ 2D＞ 1D＞ 0D的趨勢(shì)。3D 互聯(lián)骨架結(jié)構(gòu)可以充當(dāng)導(dǎo)熱通路，使部分熱量可以沿著骨架傳輸，提高傳熱效率［35］。因此，構(gòu)建 3D 互聯(lián)填料骨架結(jié)構(gòu)保證填料網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱系數(shù)，是目前研究的熱點(diǎn)。常見構(gòu)建 3D 互聯(lián)骨架結(jié)構(gòu)的方法有模板法和自組裝法。

Zeng 等［36］采用聚合物黏結(jié)劑聚乙烯醇(PVA)輔助冰模板法構(gòu)建了 3D 互聯(lián) BNNSs 網(wǎng)絡(luò)，然后，將其在環(huán)氧樹脂中浸漬，得到復(fù)合材料。當(dāng) BNNSs 填充量?jī)H 9.29%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)為 2. 85 W/mK，實(shí)現(xiàn)了在低填充下的高導(dǎo)熱系數(shù)。Wong 等［37］通過定向冷凍澆注法制備了 3D 垂直取向互聯(lián)石墨烯網(wǎng)絡(luò)，然后，采用環(huán)氧樹脂浸漬得到復(fù)合材料。當(dāng)石墨烯填充量為 0. 91%(體積分?jǐn)?shù))時(shí)，其穿過面導(dǎo)熱系數(shù)為 2. 13 W/mK 。與填料隨機(jī)分布的復(fù)合材料相比，該方法可以在極低填料填充量下形成有效熱導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)。

Huang 等［38］以纖維素納米纖維為支撐體，采用溶膠-凝膠法和冷凍干燥法自組裝成三維互聯(lián)的纖維素/BNNS 氣凝膠骨架，然后將其在環(huán)氧樹脂浸漬，得到了環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。在 BNNS 填充量為9.6%(體積分?jǐn)?shù)) 時(shí)，復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到3. 13 W/mK，比純環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)提高了1400%。Wu 等［39］以三聚氰胺泡沫為基體，通過靜電作用將 BNNSs 沉積、自組裝形成了BNNSs 包覆的三聚氰胺骨架，然后，通過真空輔助方式將其浸漬在環(huán)氧樹脂中得到復(fù)合材料。在 1%(體積分?jǐn)?shù))超低BNNSs 填充下，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到了 0.61 W/mK，相對(duì)于環(huán)氧樹脂的導(dǎo)熱系數(shù)提高了 233%。

雖然構(gòu)建三維互聯(lián)填料骨架網(wǎng)絡(luò)能夠在低填充量下實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱系數(shù)，但所采用方法(如冰模板法，化學(xué)氣相沉積法和自組裝法等)往往耗時(shí)較長(zhǎng)，程序復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)上的規(guī)模化生產(chǎn)。

結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代電子設(shè)備的飛速發(fā)展，散熱問題已經(jīng)成為阻礙行業(yè)發(fā)展的瓶頸，研發(fā)高導(dǎo)熱材料成為當(dāng)務(wù)之急。總結(jié)了導(dǎo)熱高分子復(fù)合材料的研究進(jìn)展，簡(jiǎn)要介紹了聚合物基復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)理，導(dǎo)熱填料和導(dǎo)熱率的影響因素。綜述了利用表面功能化、填料取向、雜化粒子和構(gòu)建 3D 互聯(lián)骨架結(jié)構(gòu)等方法制備高導(dǎo)熱復(fù)合材料的相關(guān)工作。

未來高導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究方向主要有:

1)提高聚合物基體的導(dǎo)熱率有助于提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱率，聚合物有序取向是實(shí)現(xiàn)高導(dǎo)熱系數(shù)的有效方法。

2)開發(fā)高導(dǎo)熱填料，如高取向聚合物纖維和球形氮化硼等。

3)構(gòu)造新型的導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)，如填料雜化，將不同形貌填料進(jìn)行組合，發(fā)揮其協(xié)同作用。

4)優(yōu)化加工工藝，通過電磁場(chǎng)誘導(dǎo)、自組裝和3D 打印等技術(shù)，控制填料的位置和方向，在低添加量時(shí)，形成導(dǎo)熱通路。目前，許多高導(dǎo)熱材料制備方法還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，在工業(yè)化的進(jìn)程中還存在很多問題和挑戰(zhàn)，我們相信隨著新技術(shù)和新材料的發(fā)展，導(dǎo)熱材料的性能將會(huì)得到不斷改善。

本文來源：化學(xué)工業(yè)與工程

版權(quán)歸原作者所有，轉(zhuǎn)載僅供學(xué)習(xí)交流，如有不適請(qǐng)聯(lián)系我們，謝謝。

標(biāo)簽： 點(diǎn)擊： 評(píng)論: