四川大學傅強Compos. Part A Appl. Sci. Manuf.：f-AO@BNNS骨架的制備及其在導熱復合材料中的應用

DOI: 10.1016/j.compositesa.2021.106282

目前，主要采用不同的填料和方法來提高聚合物基電子封裝材料的熱導率（TC），但這種提高受到聲子傳輸途徑的限制。在本研究中，通過將氮化硼納米片（BNNS）分散到氧化鋁（AO）溶膠中，進行靜電紡絲和燒結，制備了一種新型原纖化雜化骨架（f-AO@BNNS骨架），其中通過宏觀上相互連接的纖維和限制在納米纖維中的微觀取向且重疊的BNNSs成功構建了長距離聲子傳輸高速公路。此外，通過燒結在BNNS-AO界面上獲得了晶體AO和原子級鍵合，這大大降低了骨架內部的界面熱阻。所制備的聚苯并惡嗪/f-AO@BNNS復合材料在6.9vol％的骨架負載下，其TC最高為3.24 Wm-1 K-1。與其他報道的骨架相比，f-AO@BNNS骨架在較低的填料含量下可獲得較高的TC，表明了其優越性。這項工作提供了一種制備高導熱復合材料原纖化雜化骨架的新策略。

圖1.（a）f-AO@BNNS骨架和PBOZ/f-AO@BNNS骨架復合材料的制備過程示意圖；（b）制備過程中BNNS不同分布狀態的示意圖。

圖2.電紡絲制備的干凝膠非織造布和煅燒原纖化骨架（a2-e2）的SEM圖（a1-e1），AOnf以及BNNS含量分別為33、50、67、80vol％的雜化AO@BNNS骨架的相應示意圖（a3-e3）。

圖3.具有不同BNNS負載量的f-AO@BNNS骨架中雜化纖維的HRTEM圖像：（a）33vol％，（b）50vol％，（c）67vol％，（d1-d3）80vol％。

圖4.（a）在不同溫度下煅燒AO的XRD衍射圖。不同放大倍率下，AOnf-600（b）和AOnf-950（c）的HRTEM圖像。（d）摻入AOnf-600和AOnf-950后復合材料的面內TC，（e）具有80vol％BNNS的S-f-AO@BNNS骨架的代表性HRTEM圖像，（f）f-AO@BNNS骨架和（g）S-f-AO@BNNS骨架的XPS B1s芯能級曲線，（h）具有不同BNNS負載量的f-AO@BNNS骨架和S-f-AO@BNNS骨架的XRD衍射圖。

圖5.復合材料的面內和面外TC值：（a）PBOZ/f-AO@BNNS骨架，（b）PBOZ/Sf-AO@BNNS，（c）比較PBOZ/f-AO@BNNS、PBOZ/S-f-AO@BNNS、PBOZ/R-BNNS和PBOZ/R-BNNS-AO的增強比。具有不同BNNS負載含量的S-f-AO@BNNS骨架的XRD衍射圖，（d）f-AO@BNNS2和（e）S-f-AO@BNNS2的XPS B1s芯能級曲線，（d）PBOZ/S-f-AO@BNNS復合骨架中的熱傳導機理示意圖，（e）PBOZ/S-f-AO@BNNS復合體在1MHz下的Dk和Df，（f）由DMA曲線總結出的Tg，（g）代表性TMA曲線。