Ag/rGO有效改善热压电纺聚酰亚胺纳米复合材料的导热性

近年来，中国在发展发光二极管、储能材料、有机太阳能电池等电子和能源器件方面取得了重大进展。然而，蓄热快、散热慢成为目前的主要问题。例如，在电子领域，国际半导体发展技术路线图(ITRS)预测，到2020年，电子设备的尺寸将是10nm或更小，这些高性能芯片产生的热量将急剧增加。因此，迫切需要快速有效的散热、低热膨胀、防腐、轻质等材料。聚合物通常具有固有的导热性(λ)低于0.50 W /远低于陶瓷或金属材料。改善聚合物的最终λ值的经济有效的方法是引入高导热填充物形成复合材料。石墨烯因其优异的热学、电学和力学性能而受到工业界和学术界的广泛关注。此外，石墨烯具有极高的导热性，远远超过其他已知的导热填料。因此，石墨烯被认为是最有希望提高聚合物复合材料导热性的填料。

近日，西工大顾军渭教授和美国田纳西大学 Zhanhu Guo（共同通讯作者）合作通过电纺原位聚合(Ag/rGO)/聚酰胺电纺悬浮液和热压技术制备了具有高导热性能的(Ag/rGO)/聚酰亚胺((Ag/rGO)/PI)纳米复合材料。首先，采用“一锅法”同步还原银离子和GO制备了“点-面”结构的(Ag/rGO)填料，平均粒径为90nm的Ag纳米粒子均匀分布在rGO表面，使材料具有较高的比表面积，提高rGO填料的横向导热性。静电纺丝技术可使Ag/rGO填料沿PI电纺丝纤维排列，并可提高纤维的力学性能。(Ag/rGO)/PI纳米复合材料的导热系数(λ)、玻璃化转变温度(Tg)和耐热性指数(THRI) 随着Ag/rGO负载量的增加而升高。当Ag/rGO填料的质量分数为15%，相应的(Ag/rGO)/PI纳米复合材料表现出最大λ为2.12 W m ^-1 k ^-1。相应的Tg和THRI值也分别提高到216.1和298.6^oC。相关研究成果以“Reduced graphene oxide heterostructured silvernanoparticles significantly enhanced thermal conductivities in hot-pressed electrospun polyimide nanocomposites”为题目发表于期刊《ACS Appl. Mater. Interfaces》上。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.9b10161

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