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《Advanced Materials》报道我校化工学院吴凯副教授开展高性能热管理材料研究进展

 

近日，材料领域国际著名期刊《先进材料》(Advanced Materials，IF=25.809)在线发表了我校化工学院吴凯副教授高性能热管理材料的最新研究成果，文章标题为“Highly Thermoconductive, Thermostable, and Super‐Flexible Film by Engineering 1D Rigid Rod‐Like Aramid Nanofiber/2D Boron Nitride Nanosheets”(https://doi.org/10.1002/adma.201906939)。论文的第一作者和通讯作者为我校2019年新引进教师吴凯副教授。

聚合物热管理材料具有金属或陶瓷材料不可比拟的性能，比如易加工性、低密度、高柔韧性等，但是聚合物较低的导热系数以及较差的高温耐受性(＞200℃)极大地限制了其在高温环境下或者针对高功率电子器件的热管理应用。研究者主要将精力集中在设计新型的聚合物/填料复合材料，主要通过优化导热填料的本征化学/物理结构、定构导热填料的三维网络等方式提高聚合物复合材料的导热性能。南京理工大学化工学院的吴凯副教授一直致力于聚合物复合材料的热管理研究，围绕上述问题提出了一系列提高聚合物复合材料导热性能的新方法：例如构筑贯穿双网络结构（Compos. Sci. Technol. 2016, 130, 28(一区);Compos. Sci. Technol. 2017, 151, 193(一区))、设计隔离双网络结构（ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 7637(一区);Compos. Sci. Technol. 2017, 151, 193(一区))、二维导热纳米片边缘选择性羟基化的策略(J. Mater. Chem. A 2018, 6, 11863(一区);ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 30035(一区);ACS Appl. Mater. Interfaces 2019, 11, 40685(一区))等。

 

基于上述的研究结果，针对进一步提高热管理材料的导热性和高温耐受性，作者从聚合物本身的分子链结构出发，选择了具有刚性芳香环作为基本结构单元的线性大分子PPTA作为聚合物基体的基本构筑单元，通过自组装诱导一维PPTA纳米纤维(ANF)从蠕虫状向刚性棒状构型转变，并且与边缘选择性羟基化的BNNS复合制备了一种具有超高导热系数、高温极其稳定的绝缘热管理薄膜。