高級會員
已認證
隨著電子信息時代的發展，高性能的導熱材料備受關注，導熱復合材料的制備是獲取各項性能優異的導熱材料行之有效的思路之一。導熱填料與基體以分散復合、表面復合、層積復合和梯度復合等方式結合在一起,形成密集的熱通道,得到導熱性能優異的復合材料。隨著電子設備的”輕薄短小”的發展，導熱復合材料也呈現出輕量化、高導熱的趨勢。
高分子聚合物材料具有易加工成型、低密度、耐腐蝕、耐熱性、低介電常數及優異的力學性能，使其廣泛應用到電子設備、航空航天等領域。其中，大部分高分子聚合物的熱導率都低于0.5Wm-1K-1，是熱絕緣體，其低導熱性能限制了其在導熱領域的應用，因此提高高分子聚合物材料的導熱性能成為研究的重點。
氮化硼不僅可有效提高聚合物基體的導熱性，同時還能保持材料的電絕緣性，所以是制備填充型高導熱、絕緣復合材料的首選。氮化硼(BN)包含六種晶型，常見的BN有立方氮化硼(c-BN)和六方氮化硼(h-BN)。c-BN與金剛石類似，一般用于制造切割工具。h-BN具有類似石墨的層狀結構，具有出色的力學性能，其面內機械強度可以達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到2000℃。同時h-BN還具有超高的熱導率和優良的絕緣性能。BN按形態可分為塊狀BN(h-BNs)、片狀BN和管狀BN，可通過合適的方法可將塊狀BN進行剝離得到片狀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構。對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，從而形成類似石墨的六角網狀結構。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/聚合物復合材料的性質依賴于填料的性質，如填料的大小、形狀和在聚合物基體中的分散狀態都會影響聚合物的導熱性能。通常大粒徑填料可以明顯提高復合材料的導熱系數，這是因為粒子間界面接觸少、熱阻較小；粒徑也不能過大，否則填料與基體之間的空隙大，不利于導熱通路的形成；小粒徑填料易被基體包覆，導熱粒子難以相互接觸，從而導致復合材料的導熱系數較低。
由于BN化學穩定性很好，不容易形成化學鍵，而且容易團聚，所以BN與基質材料的親和力差，因此需要對其表面改性以增強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的聚集和增強復合材料的熱導率。BN的表面功能化顯著增強了聚合物基體與BN的界面相互作用。硅烷偶聯劑是最常用的BN界面改性劑。
