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研究人员开发高导热三维氮化硼复合材料
2020年06月04日 发布 分类:技术前沿 点击量:209
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氮化硼的机械稳定性差,极易剥离成二维层状材料。为了充分利用氮化硼优异的物理化学性质,并克服其机械稳定性差的缺点,需要从二维层状氮化硼出发制备其三维网络结构。然而,传统方法不能有效解决这一问题。因此,寻求将二维氮化硼组装成三维结构的简单、高效方法就成了亟待攻克的难题。

近日,西安交通大学电子学院汪宏教授课题组与南方科技大学与美国宾州州立大学等机构合作,以碳酸氢铵为牺牲材料,用简便且通用的方法构造三维氮化硼泡沫(3D-BN),通过环氧树脂填充3D-BN获得纵向热导率最高可达6.11Wm-1K-1复合材料。该研究成果以《一种简单通用的方法制备高热导率的三维氮化硼泡沫填充环氧树脂复合材料》为题,在国际化学工程领域顶级期刊《化学工程》(Chemical Engineering Journal)上发表。

高导热三维氮化硼复合材料 

“散热问题是制约微电子器件和系统发展和应用的瓶颈。随着电子器件不断向小型化、集成化和多功能化的方向发展,其功率密度不断增加,单位体积的发热量越来越大,电子元器件工作时产生的热量,影响电子元器件性能和使用寿命的关键因素。”汪宏教授说,“满足5G和自动驾驶技术的发展,传统通过向聚合物基体添加随机分散的导热填料的方法不仅不能有效增加热导率,还会极大增加复合材料的介电常数和介电损耗”。

科研人员通过有限元方法进行了进一步分析表明,高导热率归因于3D-BN泡沫,其中BN泡沫仅由片状氮化硼组成,氮化硼与氮化硼在压力下紧密连接,其在复合材料中能够提供声子传输的快速通道,同时具有优异的绝缘性能,低介电常数和介电损耗。这项工作为热管理聚合物的制备和设计提供了一个简单的方法和新的范例。

论文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S138589472031439X?via%3Dihub

粉体圈 整理

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