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如何進一步提升氮化硼填料的導熱作用?試試磁性調控(二)

2021-12-17 11:01:49

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目前,制備的高導熱BN/聚合物復合材料按照填料分布狀態主要分為兩類填料無規分布與填料三維(3D)排列分布。

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填料無規分布通過共混、表面改性等方法提高復合材料的熱導率。共混是通過較為簡單的物理方法將幾種材料均勻混合成型,并由此提高或者改變材料性能。材料的表面改性可以實現材料的新的性能及新的應用,與石墨烯相比,h-BN缺乏有效的化學活性位點,這使得h-BN的表面改性更加困難,目前的研究最為代表性的兩種就是共價修飾及非共價修飾,比如引入一些擁有特殊性質的官能團。

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近些年來的研究熱點與難點主要集中在有3D骨架結構的導熱復合材料上。減少填料和高分子基體之間的界面數量,降低界面熱阻,是提高導熱率的關鍵,有序的3D結構不僅可以實現減少界面數量,還可以充當導熱通路,使得大部分能量沿著導熱骨架傳遞,低含量的導熱填料的復合材料也能夠夠獲得較高的導熱率。

構建3D骨架的常見方法主要有模板法,今天我們將要介紹的是磁取向法。受到磁性材料在磁場中可以定向排列的啟發,科研人員使用磁性納米顆粒吸附到h-BN表面,通過外加磁場使得h-BN取向,得到高順向3D結構。受到磁性材料在磁場中可以定向排列的啟發,科研人員使用磁性納米顆粒吸附到h-BN表面,通過外加磁場使得h-BN取向,得到高順向3D結構。

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首先要合成磁性納米粒子,例如,在水溶液中,最有效簡單的化學合成磁性納米粒子Fe3O4的途徑是化學共沉淀法,進行沉淀反應后,析出不溶性物質,反復洗滌并脫水得到所需的Fe3O4磁性納米粒子。通過修飾氮化硼表面,使得氮化硼作為強聚電解質,在整個pH范圍內保持負電荷,合成后的磁性Fe3O4納米顆粒主要吸附在經過處理的氮化硼表面上,使氮化硼達到磁化效果。

氮化硼片數越多,磁化效果越好,主要時因為BNNSs具有更大的表面積,在混合溶液中能更加均勻的分散,利于表面均勻的磁化。

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這種方法的一大優勢是,根據磁場強度不同,填料呈現出取向排列不同的性質,可以影響導熱通路的設計。通過改變磁場的強度、形狀、時間,得到多種變化的導熱復合材料,來滿足復雜制件的不同熱管理需求,對于散熱需求越來越復雜的電子領域,可以實現更加精細控制的熱管理,具有巨大的應用價值。

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