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氮化硼填充導(dǎo)熱復(fù)合材料研究綜述

文章出處：產(chǎn)品百科 責(zé)任編輯：東莞東超新材料科技有限公司 發(fā)表時(shí)間：2025-06-18
　　?隨著電子信息時(shí)代的發(fā)展，高性能的導(dǎo)熱材料備受關(guān)注，導(dǎo)熱復(fù)合材料的制備是獲取各項(xiàng)性能優(yōu)異的導(dǎo)熱材料行之有效的思路之一。導(dǎo)熱填料與基體以分散復(fù)合、表面復(fù)合、層積復(fù)合和梯度復(fù)合等方式結(jié)合在一起,形成密集的熱通道,得到導(dǎo)熱性能優(yōu)異的復(fù)合材料。隨著電子設(shè)備的”輕薄短小”的發(fā)展，導(dǎo)熱復(fù)合材料也呈現(xiàn)出輕量化、高導(dǎo)熱的趨勢(shì)。
高分子聚合物材料具有易加工成型、低密度、耐腐蝕、耐熱性、低介電常數(shù)及優(yōu)異的力學(xué)性能，使其廣泛應(yīng)用到電子設(shè)備、航空航天等領(lǐng)域。其中，大部分高分子聚合物的熱導(dǎo)率都低于0.5Wm-1K-1，是熱絕緣體，其低導(dǎo)熱性能限制了其在導(dǎo)熱領(lǐng)域的應(yīng)用，因此提高高分子聚合物材料的導(dǎo)熱性能成為研究的重點(diǎn)。
氮化硼不僅可有效提高聚合物基體的導(dǎo)熱性，同時(shí)還能保持材料的電絕緣性，所以是制備填充型高導(dǎo)熱、絕緣復(fù)合材料的首選。氮化硼(BN)包含六種晶型，常見(jiàn)的BN有立方氮化硼(c-BN)和六方氮化硼(h-BN)。c-BN與金剛石類(lèi)似，一般用于制造切割工具。h-BN具有類(lèi)似石墨的層狀結(jié)構(gòu)，具有出色的力學(xué)性能，其面內(nèi)機(jī)械強(qiáng)度可以達(dá)500N/m。h-BN還具有出色的耐高溫性能，在空氣中抗氧化溫度為900℃，在真空條件下更是可以達(dá)到2000℃。同時(shí)h-BN還具有超高的熱導(dǎo)率和優(yōu)良的絕緣性能。BN按形態(tài)可分為塊狀BN(h-BNs)、片狀BN和管狀BN，可通過(guò)合適的方法可將塊狀BN進(jìn)行剝離得到片狀BN。研究顯示，可將氮化硼納米管(BNNTs)分為單壁和多壁這兩種結(jié)構(gòu)。對(duì)于單壁氮化硼納米管，可將其看作由h-BN單層平面卷曲而成，在h-BN平面中，B，N原子以SP2雜化，從而形成類(lèi)似石墨的六角網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。而多壁氮化硼納米管可看作由同軸單壁納米管所形成。
填料/聚合物復(fù)合材料的性質(zhì)依賴(lài)于填料的性質(zhì)，如填料的大小、形狀和在聚合物基體中的分散狀態(tài)都會(huì)影響聚合物的導(dǎo)熱性能。通常大粒徑填料可以明顯提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)，這是因?yàn)榱Ｗ娱g界面接觸少、熱阻較??；粒徑也不能過(guò)大，否則填料與基體之間的空隙大，不利于導(dǎo)熱通路的形成；小粒徑填料易被基體包覆，導(dǎo)熱粒子難以相互接觸，從而導(dǎo)致復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)較低。
由于BN化學(xué)穩(wěn)定性很好，不容易形成化學(xué)鍵，而且容易團(tuán)聚，所以BN與基質(zhì)材料的親和力差，因此需要對(duì)其表面改性以增強(qiáng)與基體的親和力并改善其在基體中的分散性。研究表明，BN表面功能化有助于降低BN的聚集和增強(qiáng)復(fù)合材料的熱導(dǎo)率。BN的表面功能化顯著增強(qiáng)了聚合物基體與BN的界面相互作用。硅烷偶聯(lián)劑是最常用的BN界面改性劑。

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