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       隨著微電子行業(yè)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進步，現(xiàn)代人們對電子設(shè)備功率的需求不斷提高，高性能導(dǎo)熱材料引起了人們的廣泛關(guān)注?？焖儆行У睦鋮s能力和電子和電氣冷卻系統(tǒng)的升級已成為現(xiàn)代小型化電子產(chǎn)品制備工作的關(guān)鍵?，F(xiàn)階段，加入導(dǎo)熱性填料以提高聚合物基體的導(dǎo)熱性，解決新一代高功率、高集成、小電子器件的散熱問題，已成為主流解決方案。此外，重要的是要知道固體被分為金屬、半導(dǎo)體和絕緣體，這三種物質(zhì)都有各自的導(dǎo)熱性特性。三者的導(dǎo)熱性能都是用熱導(dǎo)率來表示，同時熱導(dǎo)率也稱為“導(dǎo)熱系數(shù)”。是指在物質(zhì)內(nèi)部垂直在導(dǎo)熱性方位取2個距離1米，總面積為1平方米的平行面,，若2個平面的溫度差距1K，即在1秒左右由一個平面?zhèn)鬏斨亮硗庖粋€平面的熱量就設(shè)定為物質(zhì)的熱導(dǎo)率。片雜化結(jié)構(gòu)比單一填料體系具有更高的導(dǎo)熱性和更快的熱響應(yīng)性能。

       金屬及碳材料具備很好的導(dǎo)熱性,但由于其導(dǎo)熱載體為電子,往往不能達到某些高精尖領(lǐng)域的使用要求。因為較高導(dǎo)電性往往容易使器件短路。此外,金屬除了具備較差的電絕緣性能外,還具有較大的比重,與輕薄化發(fā)展趨勢相悖。而部分以聲子與光子為導(dǎo)熱載體的金屬氧化物及陶瓷也能具有相對高的導(dǎo)熱能力,但是同樣存在比重大及難加工等問題。高分子來源廣泛,種類繁多,可根據(jù)具體使用要求選取化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐高低溫性能、溶解性能、機械強度的不同的高分子。然而,雖絕大多數(shù)聚合物具備良好的機械性、加工性及電絕緣等優(yōu)良性能,但由于其導(dǎo)熱載流子主要是聲子,熱導(dǎo)率通常很差(不超過0.5W(m·K)-1)。因此，本征高分子幾乎不能用于散熱領(lǐng)域。復(fù)合材料不僅保持了各組分的性能優(yōu)點,而且通過組分間的協(xié)同補強作用，可以獲得單一組成材料所不能達到的綜合性能。因此，聚合物基導(dǎo)熱材料的制備是獲取各項性能優(yōu)異的導(dǎo)熱材料行之有效思路之一。

       按導(dǎo)電能力的不同,導(dǎo)熱復(fù)合材料的填料可分為導(dǎo)電填料(如金屬、碳材料等)與絕緣填料(如大部分陶瓷材料、金屬氧化物等)。導(dǎo)熱填料與聚合物基體以分散復(fù)合、表面復(fù)合、層積復(fù)合和梯度復(fù)合等方式結(jié)合在一起，最終形成密集的導(dǎo)熱通路，得到導(dǎo)熱性能優(yōu)異的復(fù)合材料。此外，混合填料復(fù)合材料具有優(yōu)異的機械性能和熱穩(wěn)定性。其中，聚合物基導(dǎo)熱材料的熱導(dǎo)率幾乎完全來自于導(dǎo)熱填料，但是為了提高材料整體的導(dǎo)熱性能，選擇取向性好、具備剛性結(jié)構(gòu)、液晶單元、分子與分子之間能產(chǎn)生 π-π作用、氫鍵、主客體作用等類型的高分子也是必要的。理論上填料填充率越高,材料整體的導(dǎo)熱性能越好,通常情況下填充量高于50%(vol)時,熱導(dǎo)率才能明顯提升。

      六方片狀氮化硼其平面內(nèi)機械強度可達500N/m，并具有優(yōu)異的耐高溫性。在空氣中抗氧化溫度為900℃，在真空中可達到2000℃。同時，h-BN也具有極高的導(dǎo)熱率，其中理論計算的氮化硼納米片（BNNS）的導(dǎo)熱率高達1700~2000W.m-1.K-1。更重要的是，h-BN具有優(yōu)良的絕緣性能。h-BN的帶隙為5.2eV，擊穿強度高達35kV/mm，可在同時需要絕緣和散熱的條件下使用，這是石墨烯無法比較的。因此在現(xiàn)階段上氮化硼是一種具有良好應(yīng)用價值和應(yīng)用前景的導(dǎo)熱填料。

       而對于六方氮化硼h-BN基導(dǎo)熱復(fù)合材料而言，導(dǎo)熱的載體為聲子，且熱導(dǎo)率主要取決于聲子如何傳播。高的填料添加量往往會導(dǎo)致材料易受熱開裂和抗沖抗張能力減弱等缺陷,這將在很大程度上限制材料的應(yīng)用。如何在低填料負載下提高材料的導(dǎo)熱性仍具有極大的挑戰(zhàn)。BNNS具有高介電強度,低熱膨脹系數(shù),高熱穩(wěn)定性和高化學(xué)穩(wěn)定性等諸多優(yōu)異性質(zhì)。單層或少層 BNNS的熱導(dǎo)率是h-BN 的數(shù)倍,其面內(nèi)熱導(dǎo)率最高可達6000W(m·K)-1。

       當(dāng)導(dǎo)熱填料含量低時，聚合物基體中的填料主要以隔離形式存在，不接觸，連續(xù)相仍為聚合物基體，形成類似于“海島”的兩相體系。此時，界面體積較小，且界面的熱阻并不是導(dǎo)熱系數(shù)降低的主要原因。然而，聚合物基體本身不利于聲子的傳播，因此最需要考慮如何有效地構(gòu)建傳導(dǎo)路徑。當(dāng)填料含量高時，復(fù)合材料內(nèi)部界面數(shù)量將大大增加，主要包括填料/填料界面和填料/聚合物界面。此時，語音散射較嚴重，界面的熱阻急劇增大，因此有必要通過表面改性等方法來提高h-BN與聚合物基體的匹配度。