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  環氧樹脂是導熱復合材料領域必不可少原料之一，被認為是電子器件的優良基材和封裝材料，但其本征導熱系數較低（~0.2 W?m^-1?K^-1），遠不能滿足要求。由于5G移動通信和互聯網技術的飛速發展，電子設備正迅速向微型化和微小化發展，不斷增加的高功率和集成度導致器件內部不可避免地產生大量熱量，如不能及時傳導出去將會對電子器件的性能、安全性和壽命構成了巨大威脅。

  高導熱聚合物基復合材料在電子和熱交換領域受到廣泛關注，提高環氧樹脂導熱系數對于高性能導熱復合材料的開發具有重要意義。然而，通過直接使用商業填料獲得高導熱性仍然具有挑戰性，其中合理設計和構建填料的三維導熱網絡，降低填料與聚合物基體間的界面熱阻，是獲得高導熱系數環氧復合材料的關鍵。

  太原理工大學何宏偉副教授在宏觀和微觀尺度上構建了三維協同導熱網絡載體，制備了兼具高導熱性和電絕緣性的環氧復合材料。具體為：以凝膠多糖（Curdlan）為粘結劑，烷基糖苷APG-0810為表面活性劑（發泡劑），通過冷凍干燥，將氮化硼納米片（BNNS）和碳納米管（CNT）相互連接，形成有序的三維網絡結構。結果表明，三維BNNS/CNT網絡載體提供了有效的導熱路徑，增強了環氧復合材料的熱傳遞。

圖1 BNNS-CNT 制備過程示意圖

圖2 3D BNNS-CNT/EP 制備工藝示意圖

圖3. (a)3D BNNS-CNT，BNNS-CNT，Curdlan和APG的 FT-IR； (b) BN，BNNS-CNT，3D BNNS-CNT，CNT的TG曲線； (c) 20% 3D BNNS-CNT放于盆栽植物葉上；(d)照片20% 3D BNNS-CNT支撐5100 g不銹鋼高壓釜；(e)3D Curdlan的實物圖，(f)3D Curdlan的SEM圖像

圖4 3D BNNS-CNT 結構。(a-d）5 wt%（a，a1）、10 wt%（b，b1）、15 wt%（c，c1）、20 wt%（d，d1）3D BNNS-CNT 的掃描電鏡圖像和（a1-d1）放大圖像，(d2）d1 表面的放大 SEM 圖像

圖5 3D BNNS-CNT/EP 復合材料的結構。(a-d）5 wt%（a，a1）、10 wt%（b，b1）、15 wt%（c，c1）、20 wt%（d，d1）3D BNNS-CNT/EP 復合材料的截面掃描電鏡圖像和（a1-d1）放大圖像。(d2）20 wt% 3D BNNS-CNT/EP 的側面電子顯微照片

圖6 (a) BN/EP、RD BN/CNT/EP 和 3D BNNS-CNT/EP 復合材料的導熱系數；(b) RD BN/EP 和 3D BNNS-CNT/EP 復合材料的 Agair 模型擬合曲線。(c) 純 EP 和3D BNNS-CNT/EP 復合材料的表面電阻率和體積電阻率。(e) 3D BNNS-CNT/EP 的孔隙率分析。(f) 3D BNNS-CNT、3D Curdlan、BNNS 和 CNT 的比表面積。

圖7 (a) EP、RD BN/EP、3D BNNS-CNT/EP 復合材料（從左到右）的實物圖和復合材料在加熱過程中的紅外熱圖像；(b) EP、RD BN/EP、3D BNNS-CNT/EP 復合材料（從左到右）在冷卻過程中的紅外熱圖像；EP復合材料的表面溫度與（c）加熱時間和（d）冷卻時間的關系

  文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894725012483?via%3Dihub