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在熱管理領域,導熱粉體(填料)六方氮化硼以其獨特的性能,正成為越來越多研究者和工程師關注的焦點。今天,我們就來探討一下六方氮化硼的特性,在探討如何在低填充量下實現(xiàn)氮化硼導熱復合材料的高熱導率,以降低成本并提高其綜合性能。由于高性能粉體制備生產(chǎn)和應用技術尚不成熟,導致成本偏高,因此,研究如何在低填充量下實現(xiàn)高熱導率具有重要意義。
首先,讓我們來了解一下六方氮化硼的特性。六方氮化硼,簡稱h-BN,是一種具有六方晶體結構的化合物。它具有優(yōu)異的導熱性能,熱導率可達到甚至超過某些金屬材料。此外,六方氮化硼的介電常數(shù)低,耐高溫,耐腐蝕,抗氧化,具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。這些特性使得六方氮化硼在導熱領域具有廣泛的應用前景。
實驗方法主要包括自組裝三維導熱網(wǎng)絡、導熱填料取向、混合導熱填料的填充和雙逾滲結構的構建。自組裝三維導熱網(wǎng)絡通過導熱填料的自組裝預先構建三維導熱網(wǎng)絡,然后與聚合物基體組裝制備得到復合材料。與傳統(tǒng)分散填料填充的聚合物復合材料相比,連續(xù)網(wǎng)絡結構能有效降低填料與聚合物基體間的界面熱阻,建立更連續(xù)、更完善的導熱路徑。
混合導熱填料的填充通過添加不同種類、不同形狀和不同尺寸的導熱填料在內(nèi)部形成更多的熱傳導通道,從而在降低導熱填料添加量的情況下,獲得具有優(yōu)良導熱性能的復合材料。不同尺寸填料復配和不同維度填料復配的協(xié)同作用,有利于導熱路徑的形成,提高導熱填料在聚合物基體中的填充密度,降低氮化硼填充聚合物復合材料的成本。
研究發(fā)現(xiàn),基于三維多孔泡沫預構筑-聚合物回填或犧牲模板、聚合物顆粒/導熱填料的干/濕法沉積-后加工工藝、聚合物纖維/織物沉積-后加工工藝、膠乳混合-鑄膜或絮凝工藝等多種在聚合物基體中構建三維互聯(lián)導熱網(wǎng)絡的構筑工藝,可以顯著提高復合材料的導熱性能。然而,這些方法的制備工藝較為繁雜,實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)還需進一步探索。
綜上所述,本研究通過自組裝三維導熱網(wǎng)絡、混合導熱填料的填充等策略,成功實現(xiàn)了在低填充量下氮化硼導熱復合材料的高熱導率,為降低成本、提高綜合性能提供了有效途徑。
六方氮化硼作為一種優(yōu)異的導熱填料,在低填充量下實現(xiàn)高熱導率的關鍵在于優(yōu)化填充、控制取向以及與其他導熱填料的混合。隨著研究的深入,我們期待六方氮化硼在導熱領域的應用將更加廣泛,為熱管理技術的發(fā)展帶來新的突破。
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