曹欣鹏1, 3, 孟晴2, 戴浩宇1, 3, 江雷1, 3
Xinpeng Cao1, 3, Qing Meng2, Haoyu Dai1,
3, Lei Jiang1, 3
摘要: 随着符合摩尔定律的高度集成柔性电子器件的快速发展, 对高效散热材料的需求日益增长, 聚合物基导热复合材料因而受到科学与工业界的广泛关注. 为满足导热材料对高热导率的要求, 在聚合物基体中构建连续, 高效的导热网络成为提升材料热管理性能的关键途径. 本研究提出一种基于原位燃烧合成的策略, 以低成本的Si, B2O3和α-Si3N4粉末为反应前驱体, 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为造孔剂, 通过一步法快速制备出孔隙率可控的具有三维结构的Si3N4-BN陶瓷(3D-SNBN)框架. 随后, 采用真空抽滤法将环氧树脂(EP)浸渍填充至该多孔骨架中, 成功构建了高性能的3D-SNBN/EP复合材料. 实验结果表明, 即使在3D-SNBN框架负载量仅为57.9 vol%的条件下, 复合材料的热导率仍高达6.4 W·m-1·K-1, 相较纯环氧树脂(0.22 W·m-1·K-1)和传统采用随机分散Si3N4-BN填料的复合材料(0.86 W·m-1·K-1)分别提升了2809%和644%. 此外, 该复合材料在加热与冷却过程中均表现出优异的动态热响应行为, 展现出快速的升温与散热能力, 进一步验证了其在实际热管理场景中的可靠性与应用潜力. 本研究不仅开发了一种高性能, 可扩展的导热复合材料体系, 更为未来高导热聚合物基材料的设计与制备提供了普适性强, 工艺简便的技术路径.
中图分类号:
TrendMD: