《Advanced Materials》发表顾军渭团队导热高分子复合材料的研究成果

近日，学院顾军渭教授团队在《Advanced Materials》杂志在线发表题为《Consistent Thermal Conductivities of Spring-like Structured Polydimethylsiloxane Composites under Large Deformation》的研究论文。

聚硅氧烷导热复合材料具有柔软、易贴合、导热性能可控性强等优势，广泛应用于柔性电子等领域的散热管理中。传统共混方法制备聚硅氧烷导热复合材料的导热性能提升效率低，且在拉伸、压缩等形变下易产生断裂、硬化等问题。该研究受启发于攀援植物的三维螺旋状卷须能承受较大的拉伸形变而不断裂，采用3D打印技术制备具有大形变能力的银纳米线螺旋导热通路（S-AgNW），将其与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合制备大形变下具有优异和稳定导热性能的S-AgNW/PDMS复合材料。当AgNW体积分数为20 vol%时，S-AgNW/PDMS复合材料的导热系数（λ）达7.63 W m^-1 K^-1，约为纯PDMS的λ（0.18 W m^-1 K^-1）的42倍，也远高于相同体积分数AgNW在PDMS基体中随机分散的R-AgNW/PDMS复合材料的λ（5.37 W m^-1 K^-1）。且其传热系数（0.29 W cm^-2 K^-1）约为相同用量R-AgNW/PDMS复合材料传热系数（0.22 W cm^-2 K^-1）的1.3倍，用于CPU散热时可使其满功率工作温度较R-AgNW/PDMS复合材料作为散热材料时的CPU温度降低6.8^oC。此外，S-AgNW/PDMS复合材料在200%伸长率、50%压缩率和180°弯曲角度等形变下的λ变化率均小于2%。本工作有效解决了传统高分子复合材料导热性能提升效率低且在大形变下导热性能不稳定的关键难题，为高性能导热高分子的设计开发提供了一种新的研究思路和加工方法。

学院郭永强副教授为论文的第一作者，顾军渭教授和北京航空航天大学王广胜教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了基础加强计划、陕西省重点研发计划、陕西省自然科学基础研究计划重点项目、陕西省科技创新团队等的资助支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202404648.

撰稿：郭永强、郑聪

审核：陈凯杰

图1 S-AgNW/PDMS复合材料的制备示意图及AgNW的测试表征

图2 S-AgNW（a）及S-AgNW/PDMS复合材料（b-b’’）的光学照片，S-AgNW/PDMS复合材料的导热性能（c, d）及导热稳定性（e-g）测试

图3 S-AgNW/PDMS复合材料在拉伸（a）、压缩（b）、弯曲（c）形变下的导热系数及在形变前后的SEM（a’-c’）和热传导模拟图（a’’-c’’）

图4 S-AgNW/PDMS复合材料导热效果的实际应用测试

论文信息：

Yongqiang Guo, Shuangshuang Wang, Haitian Zhang, Hua Guo, Mukun He, Kunpeng Ruan, Ze Yu, Guang-sheng Wang*, Hua Qiu and Junwei Gu*. Consistent Thermal Conductivities of Spring-like Structured Polydimethylsiloxane Composites under Large Deformation. Advanced Materials, 2024, 36: 2404648. DOI: 10.1002/adma.202404648. (2023IF=27.4)

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202404648.