如何进一步提升氮化硼填料的导热作用？试试磁性调控（二）

2021-12-17 11:01:49

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目前，制备的高导热BN/聚合物复合材料按照填料分布状态主要分为两类：填料无规分布与填料三维（3D）排列分布。

填料无规分布通过共混、表面改性等方法提高复合材料的热导率。共混是通过较为简单的物理方法将几种材料均匀混合成型，并由此提高或者改变材料性能。材料的表面改性可以实现材料的新的性能及新的应用，与石墨烯相比，h-BN缺乏有效的化学活性位点，这使得h-BN的表面改性更加困难，目前的研究最为代表性的两种就是共价修饰及非共价修饰，比如引入一些拥有特殊性质的官能团。

近些年来的研究热点与难点主要集中在有3D骨架结构的导热复合材料上。减少填料和高分子基体之间的界面数量，降低界面热阻，是提高导热率的关键，有序的3D结构不仅可以实现减少界面数量，还可以充当导热通路，使得大部分能量沿着导热骨架传递，低含量的导热填料的复合材料也能够够获得较高的导热率。

构建3D骨架的常见方法主要有模板法，今天我们将要介绍的是磁取向法。受到磁性材料在磁场中可以定向排列的启发，科研人员使用磁性纳米颗粒吸附到h-BN表面，通过外加磁场使得h-BN取向，得到高顺向3D结构。受到磁性材料在磁场中可以定向排列的启发，科研人员使用磁性纳米颗粒吸附到h-BN表面，通过外加磁场使得h-BN取向，得到高顺向3D结构。

首先要合成磁性纳米粒子，例如，在水溶液中，最有效简单的化学合成磁性纳米粒子Fe₃O₄的途径是化学共沉淀法，进行沉淀反应后，析出不溶性物质，反复洗涤并脱水得到所需的Fe₃O₄磁性纳米粒子。通过修饰氮化硼表面，使得氮化硼作为强聚电解质，在整个pH范围内保持负电荷，合成后的磁性Fe₃O₄纳米颗粒主要吸附在经过处理的氮化硼表面上，使氮化硼达到磁化效果。

氮化硼片数越多，磁化效果越好，主要时因为BNNSs具有更大的表面积，在混合溶液中能更加均匀的分散，利于表面均匀的磁化。

这种方法的一大优势是，根据磁场强度不同，填料呈现出取向排列不同的性质，可以影响导热通路的设计。通过改变磁场的强度、形状、时间，得到多种变化的导热复合材料，来满足复杂制件的不同热管理需求，对于散热需求越来越复杂的电子领域，可以实现更加精细控制的热管理，具有巨大的应用价值。

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