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封伟团队MSER:聚合物基三维连续网络的导热复合
发布人: 老子有钱 来源: 老子有钱平台 发布时间: 2020-08-21 16:34

  伴随着5G、大数据、人工智能、物联网、工业4.0、国家重大战略需求等领域的技术发展,电子器件正朝着高功率、高集成化和便携式的方向发展,这亟需高效、轻质和高稳定性的热管理材料和方案来电子产品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持续稳定性。如何大幅提高导热材料的热导率一直是热管理材料行业的技术痛点,也是促进消费电子、5G设备、高功率芯片、集成电、电池等突破功率的关键。由于传统导热材料如金属、无机导热材料存在质量大、柔性差等缺点,导热聚合物的应用正在不断向高导热材料领域渗透。聚合物导热材料在成本、可加工性、柔韧性及稳定性等方面更有优势。但绝大多数的聚合物自身的导热性很差(一般导热系数为0.2 ~ 0.5 W/mK),无法满足高导热的需求,开发高导热的聚合物复合材料已经成为该领域的一个研究热点。采用复合高导热填料(如石墨烯、碳纳米管、氮化硼、金属氧化物等)是一种简单而高效的方式来提高聚合物基体的热导率,目前在工业生产已经有了广泛的应用。现有的大量研究表明,在聚合物材料内部构建导热网络可以在低添加量的条件下实现热导率的大幅度提高,这种三维渗流网络(如图1所示)可以为声子的快速传递提供通道,从而加速热量沿着三维网络进行传递。

  封伟团队在综述中重点介绍了不同三维导热网络的构建及在制备聚合物导热复合材料方面的最新进展,如石墨烯三维网络、碳纳米管网络、氮化硼网络、金属三维导热网络等。讨论了不同导热材料三维网络的构建方法、结构取向调控方法及影响导热性能的关键因素(取向性、界面连接性、网络密度等)。同时,比较了不同的填料形式(分散颗粒填料与三维连续填料网络)对复合材料热导率的影响。相比于共混法制备的导热复合材料,基于三维填料网络的复合材料在填充比、分散性、取向控制及热导率提升率上都具有明显的优势。毫无疑问,三维连续导热网络的形成对于提升聚合物热导率至关重要。可以预见,三维导热填料网络的设计将作为一种实现聚合物高导热率的重要手段,成为新一代热管理系统的研究热点。

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