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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：779686

摘要：

/ 成果簡(jiǎn)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(jiǎn)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(gè)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(chǎng)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(shí)，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(chǎng)對(duì) 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(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)下的 XRD 圖；(e) 和 (f) 對(duì)復(fù)合薄膜進(jìn)行的 TDTR 測(cè)試示意圖， 熱流方向平行于磁場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度下橫截面的 SEM 圖；(l)-(l3) 不同磁場(chǎng)強(qiáng)度下復(fù)合材料中填料的分布示意圖。

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