僅填充13.0 wt%氮化硼，制備2W/(m·K)、防漏液的柔性相變導(dǎo)熱材料

柔性相變材料(Phase change materials, PCMs)作為一種高效的熱管理材料，可以通過固-液相變過程吸收和釋放熱量，加上其具有優(yōu)異的柔韌性，被認(rèn)為是與物體接觸且能夠承受某些變形(例如，彎曲，拉伸和壓縮)的材料。然而，柔性PCMs的導(dǎo)熱系數(shù)低，漏液等固有缺陷，嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步的實際應(yīng)用。通過加入導(dǎo)熱填料的方式，雖然可以提高其導(dǎo)熱率，但是提高幅度有限。因此，當(dāng)PCMs用作導(dǎo)熱界面材料TIMs時，對靈活性和增強導(dǎo)熱性的要求仍然具有挑戰(zhàn)性。

近期，西南交通大學(xué)王勇和祁曉東團隊針對開發(fā)用于電子器件熱管理的柔性導(dǎo)熱相變材料取得最新進(jìn)展。本文制備了聚二甲基硅氧烷/石蠟/氮化硼(PDMS/PW/BN)相變復(fù)合材料。首先通過刮削獲得BN沿平面(x-y方向)的排列，然后通過熱壓縮和滾切誘導(dǎo)BN沿平面(z方向)排列。因此，PW被交聯(lián)的PDMS/BN網(wǎng)絡(luò)包裹，從而形成與天然木材類似的年輪結(jié)構(gòu)。年輪結(jié)構(gòu)有效地避免了PW液體泄漏，從而顯示出高達(dá)98%的高尺寸保留率。BN網(wǎng)絡(luò)的垂直取向使PCM在BN負(fù)載為13.0wt%時的通平面導(dǎo)熱系數(shù)提高到2.16 W/(m·K)，與PDMS/PW相比，顯著提高了943%。通過觸發(fā)PW的熔融結(jié)晶轉(zhuǎn)變，PCM表現(xiàn)出可調(diào)諧的導(dǎo)熱性。原位x射線衍射表明，BN網(wǎng)絡(luò)重排發(fā)生在相變過程中。在實際工作芯片上和有限元仿真中，驗證了PCMs具有良好的熱管理能力。這項工作提出了一種經(jīng)濟有效的方法來生產(chǎn)具有優(yōu)異導(dǎo)熱性的柔性PCM，在先進(jìn)電子產(chǎn)品的熱管理具有潛力。研究成果以“Tree-ring structured phase change materials with high through-plane thermalconductivity and flexibility for advanced thermal management”為題發(fā)表于《Chemical Engineering Journal》。

來源：Journalof Energy Chemistry