具有取向导热结构柔性相变复合材料的制备及导热性能

作     者：王筹萱 杨航 赵中国 刘欣月 薛嵘 陈承志 王开源 

作者机构：陕西理工大学材料科学与工程学院矿渣综合利用环保技术国家地方联合工程实验室 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：陕西理工大学博士启动人才项目(SLGRCQD2329) 陕西省大学生创新创业大赛项目(S202310720045) 

主　　题：取向结构 复合材料 导热性能 力学性能 光热转换 

摘      要：为解决高分子基复合材料固有热导率较差这一问题，本研究采用简单高效、易工业化的开炼法在聚乙烯辛烯共弹性体(POE)基体中构建有序的取向结构，制备了一种具有优异综合性能的柔性相变复合材料。在开炼机的强剪切场作用下，石蜡(PW)和氮化硼(BN)在POE基体内部沿剪切场方向发生了定向取向排列，促进了导热通路的构建。当石墨烯纳米片(GNPs)和BN添加量分别为2wt%和25wt%时，PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE相变复合材料热导率(λ)从1.01W·m-1·K-1(PW/POE)提高到2.59W·m-1·K-1，提高了156%。并且PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE相变复合材料具有优异的拉伸强度(18.3MPa)和断裂伸长率(720%)，在弯曲、折叠成复杂的形状后不会出现任何的破裂，在10次循环往复拉伸测试中具有良好的可回复性。此外，添加30wt%的PW能够赋予PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE一定的焓值44.1J·g-1；当施加80mW·cm-2的光照强度时，表面贴有PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE复合材料的瓶内温度高达54.3℃，较未添加GNPs的PW/POE提高了20℃，并且在光照条件下，PW-2wt%GNPs-25wt%BN/POE复合材料具有优异的光驱动可恢复性能，使其具有潜在的光热转换应用前景，在实际应用和工业化生产方面具备巨大潜力。