具有取向导热结构柔性相变复合材料的制备及导热性能

王筹萱, 杨航, 赵中国, 刘欣月, 薛嵘, 陈承志, 王开源(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)

摘要：为解决高分子基复合材料固有热导率较差这一问题，本文采用简单高效、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1.01 W·m−1·K−1 (PW/POE) 提高到2.59 W·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(21.1 MPa) 和断裂伸长率(719%)，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(44.1 J·g−1)；当施加80 mW·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。

关键词 ：取向结构；复合材料；导热性能；力学性能；光热转换