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如何进一步提升氮化硼填料的导热作用
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目前,制备的高导热BN/聚合物复合材料按照填料分布状态主要分为两类:填料无规分布与填料三维(3D)排列分布。

填料无规分布通过共混、表面改性等方法提高复合材料的热导率。共混是通过较为简单的物理方法将几种材料均匀混合成型,并由此提高或者改变材料性能。材料的表面改性可以实现材料的新的性能及新的应用,与石墨烯相比,h-BN缺乏有效的化学活性位点,这使得h-BN的表面改性更加困难,目前的研究最为代表性的两种就是共价修饰及非共价修饰,比如引入一些拥有特殊性质的官能团。


近些年来的研究热点与难点主要集中在有3D骨架结构的导热复合材料上。减少填料和高分子基体之间的界面数量,降低界面热阻,是提高导热率的关键,有序的3D结构不仅可以实现减少界面数量,还可以充当导热通路,使得大部分能量沿着导热骨架传递,低含量的导热填料的复合材料也能够够获得较高的导热率。

构建3D骨架的常见方法主要有模板法,今天我们将要介绍的是磁取向法。受到磁性材料在磁场中可以定向排列的启发,科研人员使用磁性纳米颗粒吸附到h-BN表面,通过外加磁场使得h-BN取向,得到高顺向3D结构。受到磁性材料在磁场中可以定向排列的启发,科研人员使用磁性纳米颗粒吸附到h-BN表面,通过外加磁场使得h-BN取向,得到高顺向3D结构。

首先要合成磁性纳米粒子,例如,在水溶液中,最有效简单的化学合成磁性纳米粒子Fe3O4的途径是化学共沉淀法,进行沉淀反应后,析出不溶性物质,反复洗涤并脱水得到所需的Fe3O4磁性纳米粒子。通过修饰氮化硼表面,使得氮化硼作为强聚电解质,在整个pH范围内保持负电荷,合成后的磁性Fe3O4纳米颗粒主要吸附在经过处理的氮化硼表面上,使氮化硼达到磁化效果。

氮化硼片数越多,磁化效果越好,主要时因为BNNSs具有更大的表面积,在混合溶液中能更加均匀的分散,利于表面均匀的磁化。
这种方法的一大优势是,根据磁场强度不同,填料呈现出取向排列不同的性质,可以影响导热通路的设计。通过改变磁场的强度、形状、时间,得到多种变化的导热复合材料,来满足复杂制件的不同热管理需求,对于散热需求越来越复杂的电子领域,可以实现更加精细控制的热管理,具有巨大的应用价值。

  2024-06-15    129

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