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磁取向?qū)崿F(xiàn)氮化硼納米片/環(huán)氧樹脂復(fù)合薄膜的高面外導(dǎo)熱性

信息來源:本站 | 發(fā)布日期: 2022-04-01 08:49:40 | 瀏覽量:785896

摘要:

/ 成果簡介 /氮化硼納米片(boron nitride nanosheets,BNNSs),面內(nèi)和面外方向分別具有~600WM-1K-1和~30WM-1K-1的高度各向異性導(dǎo)熱系數(shù),是制備具有各向異性性能的氮化硼/聚合物復(fù)合材料的優(yōu)異導(dǎo)熱填料。然而,制備具有高面外熱導(dǎo)率的氮化硼納米片(BNNS)/聚合物復(fù)合薄…

/ 成果簡介 /

氮化硼納米片(boron nitride nanosheets,BNNSs),面內(nèi)和面外方向分別具有~600WM-1K-1和~30WM-1K-1的高度各向異性導(dǎo)熱系數(shù),是制備具有各向異性性能的氮化硼/聚合物復(fù)合材料的優(yōu)異導(dǎo)熱填料。然而,制備具有高面外熱導(dǎo)率的氮化硼納米片(BNNS)/聚合物復(fù)合薄膜仍然是一個挑戰(zhàn)。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所等研究人員通過磁取向的方法制備了具有高面外熱導(dǎo)率的BNNS/環(huán)氧樹脂(EP)復(fù)合薄膜。首先,通過原位共沉淀法負(fù)載Fe3O4納米顆粒法制備了大尺寸的磁響應(yīng)BNNSs(m-BNNSs)。接著,通過控制磁場的強(qiáng)度和方向,得到取向的m-BNNS/EP復(fù)合材料。研究結(jié)果表明,BNNSs在面外方向上具有良好的取向,當(dāng)BNNS負(fù)載量為30.0-wt%時,復(fù)合膜材料的熱導(dǎo)率高達(dá)14.55 WM-1K-1,是無取向薄膜的4.5倍,是純EP的70倍。這種策略亦可推廣用于制備以其他二維材料/聚合物復(fù)合薄膜。相關(guān)研究成果以“Achieving high out-of-planethermal conductivity for boron nitride nano sheets/epoxy composite films bymagnetic orientation”為題發(fā)表于《Composites Part A》期刊。共同一作為何怡凡(中科院化學(xué)所博士生)和鄺鳳霞(廣州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院助理教師),通訊作者為中科院化學(xué)所鄭鯤博士和馬永梅研究員。

(a) 靜置一周后的 BNNS 分散液;(b) BNNS 分散液的丁達(dá)爾效應(yīng);(c) 和 (d) BN 和 BNNS 的 SEM 圖;(e) BNNS 的 TEM 圖;(f) BNNS 的 AFM 圖;(g) h-BN 和 BNNS 的 XRD 圖;(h) h-BN 和 BNNS 的 FTIR 譜。
 
圖3. (a) m-BN 的 SEM 圖; (b) m-BNNSs 的 SEM 圖;(c) 外部磁場對 m-BN 顆粒影響的照片;(d) 磁滯回線;(e) m-BN 的 XRD 圖。

圖4. (a) BN/EP 和 BNNS/EP 復(fù)合材料在不同含量下的熱導(dǎo)率; (b) 面外取向的 m-BN/EP 復(fù)合材料在不同磁場強(qiáng)度下的熱導(dǎo)率;(c)面外取向的m-BNNS/EP 復(fù)合材料在不同磁場強(qiáng)度下的熱導(dǎo)率;(d) 面外取向BNNS/EP復(fù)合材料在不同磁場下的 XRD 圖;(e) 和 (f) 對復(fù)合薄膜進(jìn)行的 TDTR 測試示意圖, 熱流方向平行于磁場方向; (g) m-BN 的可能空間分布;(h)–(k) m-BNNS/EP 復(fù)合材料在不同磁場強(qiáng)度下橫截面的 SEM 圖;(l)-(l3) 不同磁場強(qiáng)度下復(fù)合材料中填料的分布示意圖。

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