功能化碳纳米管在导热液晶聚胺复合膜内的电场诱导对齐
Kunpeng Ruan1, Xuetao Shi1,2, Yali Zhang1
1Shaanxi Key Laboratory of Macromolecular Science and Technology, School of Chemistry and Chemical Engineering, Northwestern Polytechnical University 710072 Xi'an, Shaanxi, P. R. China.
Angewandte Chemie (International ed. in English)
|August 7, 2023
概括
功能化碳纳米管 (LC-CNT) 在液晶聚胺 (LC-PI) 基质中排列,形成热导电复合膜. 这些薄膜具有显著增强的导热性和机械性能,LC-CNT含量低.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 纳米技术纳米技术
背景情况:
- 液晶 (LC) 和碳纳米管 (CNT) 是具有独特特性的先进材料.
- 开发高效的导热复合材料对于各种电子和热管理应用至关重要.
- 使用LC功能化的CNT可以增强它们在聚合物矩阵中的分散和对齐.
研究的目的:
- 在液晶聚胺 (LC-PI) 基质中使用液晶功能化碳纳米管 (LC-CNT) 制造导热复合膜.
- 为了研究LC-CNT对齐对复合膜的导热率的影响.
- 评估开发的复合膜的机械和热性能.
主要方法:
- 碳纳米管与4'-heptyl-4-biphenylcarbonitrile (7CB) 的功能化,以创建LC-CNT.
- 在使用交替电场的LC-PI矩阵内对准LC-CNT.
- 制造LC-CNT/LC-PI复合薄膜. 复合薄膜的制造
- 测量内部平面 (λ) 和通过平面 (λ) 的导热系数.
- 评估机械性能 (斯模量) 和耐热指数.
主要成果:
- 在LC-PI矩阵内对齐LC-CNT有效地建立了导热通道.
- 在LC-CNT的15%重量时,平面内导热率达到4.02W/m·K (比LC-PI增加90.5%),平面内导热率达到0.55W/m·K (比LC-PI增加71.9%).
- 与整洁的LC-PI和CNT/LC-PI复合材料相比,复合膜显示出优越的导热性,以及出色的机械强度 (2.3 GPa Young的模量) 和耐热性 (297.7 °C耐热指数).
结论:
- 在LC-PI矩阵中对LC-CNT的定向对齐是一种有效的策略,用于创建具有高导热性的复合膜.
- 开发的LC-CNT/LC-PI复合材料为需要高导热率,机械完整性和耐热性的热管理应用提供了有前途的解决方案.
- 低载荷的LC-CNT可以显著提高LC-PI基材料的热性能.
