采用氮化硼制備的高強(qiáng)高韌層狀導(dǎo)熱環(huán)氧復(fù)合材料

兼具輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌和高導(dǎo)熱的高分子復(fù)合材料，在航空航天領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。環(huán)氧樹脂因密度低、耐候性好和耐腐蝕等特點(diǎn)被廣泛用作復(fù)合材料的樹脂基體，然而低斷裂韌性和導(dǎo)熱系數(shù)又限制了其進(jìn)一步使用。通過向樹脂基體中加入大量納米導(dǎo)熱粉體（如石墨烯、碳化硅、氮化硼和碳化鈦（MXene）、氮化鋁等，可以顯著提升高分子復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，但過高含量的導(dǎo)熱粉體在基體中很難分散均勻，導(dǎo)致復(fù)合材料產(chǎn)生缺陷，使得復(fù)合材料的力學(xué)性能下降，尤其是斷裂韌性。因此，如何獲得兼具輕質(zhì)高強(qiáng)、高韌和高導(dǎo)熱的多功能高分子復(fù)合材料，一直是該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

近期，北京航空航天大學(xué)程群峰教授課題組受天然貝殼珍珠層啟發(fā)（天然貝殼珍珠層具有“磚-泥”層狀結(jié)構(gòu)及豐富的界面相互作用，表現(xiàn)出優(yōu)異的彎曲強(qiáng)度和斷裂韌性），提出采用仿生策略，將少量氮化硼納米片組裝成層狀骨架并結(jié)合表面修飾來制備輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌及高導(dǎo)熱的復(fù)合材料。制備的仿生層狀氮化硼/環(huán)氧樹脂體納米復(fù)合材料，表現(xiàn)出低密度、高強(qiáng)度、高斷裂韌性和高導(dǎo)熱系數(shù)【0.47 W/（m·K）】，優(yōu)于許多傳統(tǒng)高分子材料、金屬及其合金材料，以及仿生層狀高分子復(fù)合材料，在航空航天領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。研究成果以“Strong, tough, and thermally conductive nacre-inspired boron nitride nanosheet/epoxy layered nanocomposites”為題發(fā)表于《Nano Research》。