填充型聚合物基导热复合膜的研究进展

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.10.022

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (10): 127-133.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.10.022

填充型聚合物基导热复合膜的研究进展

谭佳妮, 徐震, 欧阳玉阁()

北京工商大学轻工科学与工程学院，北京 100048

收稿日期:2023-12-25 出版日期:2024-10-26 发布日期:2024-10-21
通讯作者: 欧阳玉阁（1992—），女，讲师，研究方向为功能高分子材料，ouyangyuge@btbu.edu.cn
E-mail:ouyangyuge@btbu.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(52303070);北京市教育委员会科技计划项目资助(KM202210011003)

Research progress in thermally conductive composite films based on filled polymers

TAN Jiani, XU Zhen, OUYANG Yuge()

School of Light Industry Science and Engineering，Beijing Technology and Business University，Beijing 100048

Received:2023-12-25 Online:2024-10-26 Published:2024-10-21
Contact: OUYANG Yuge E-mail:ouyangyuge@btbu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

随着柔性电子器件的飞速发展和应用，传统的热管理材料无法满足高导热、高韧性、良好机械适应性的应用需求。具有高导热系数的柔性导热薄膜材料在下一代器件的热管理应用中显示出巨大的潜力，因此引起了广大学者的关注。目前，导热薄膜材料在智能手机、超薄笔记本^{、柔性可穿戴设备和智能家电设备中均展现巨大的应用潜能。本文从提升填充型导热复合膜的导热性能出发，介绍了填充型导热复合膜的分类和填充型导热复合膜的导热机理。由设计填料构筑低热阻高导热通路和构筑三维导热网络两种思路提升复合膜的导热性能，阐明了填充型导热复合薄膜的研究进展。}

关键词: 导热, 聚合物基导热膜, 填料设计, 构筑三维网络

Abstract:

With the rapid development and application of flexible electronic devices， traditional thermal management materials cannot meet a requirement of application for high thermal conductance， high toughness， and good mechanical adaptability. Thermally conductive flexible thin film materials with high a thermal conductivity exhibit great potential in thermal management applications for next⁃generation devices and therefore have attracted great attention by many researchers. At present， thermally conductive thin film materials have shown great application potential in smartphones， ultra⁃thin notebooks， flexible wearables， and smart home appliances. This paper introduced the classification of filled polymer⁃based thermal conductive composite films and their thermal conduction mechanisms from the aspects of the improvement in their thermal conductivity. The thermal conductivity of the composite films was improved by designing fillers to construct a low thermal resistance and high thermal conductivity path as well as a three⁃dimensional thermal conduction network. The research progress in the filled polymer⁃based thermal conductive composite films was also reviewed.

Key words: heat conduction, polymer?based thermally conductive film, packing design, build a three?dimensional network

中图分类号:

TQ324.8

谭佳妮, 徐震, 欧阳玉阁. 填充型聚合物基导热复合膜的研究进展[J]. 中国塑料, 2024, 38(10): 127-133.

TAN Jiani, XU Zhen, OUYANG Yuge. Research progress in thermally conductive composite films based on filled polymers[J]. China Plastics, 2024, 38(10): 127-133.

图/表 10

图1 热传导导热通路理论示意图［11］

Fig.1 Schematic diagram of the theory of thermal conduction and heat conduction pathway［11］

图2 逾渗现象示意图［11］

Fig.2 Schematic diagram of percolation phenomenon［11］

图3 具有不同含量BN⁃PDA的PVA复合材料的断裂横截面的SEM照片以及复合材料的拉伸图片［26］

Fig.3 SEM of the fractured cross⁃sections of PVA composites with different amounts of BN⁃PDA and photos illustrating the stretching of the BN⁃PDA/PVA composites［26］

图4 复合材料的面外热导率和热扩散系数及对复合材料传热的有限元分析［30］

Fig.4 Through⁃plane thermal conductivity and thermal diffusivity of the composites and finite element analysis of heat transfer in the composites［30］

图5 不同复合材料的模拟温度分布［32］

Fig.5 The simulated temperature distributions of different composites［32］

图6 模拟PVA复合薄膜表面的温度分布及填料对PVA复合薄膜热通量的影响［36］

Fig.6 Simulation of the temperature distribution of the PVA composite film surface and the effect of filler on the heat flux of the PVA composite film［36］

图7 F⁃石墨剥离方案及F⁃石墨烯复合薄膜制备工艺［44］

Fig.7 Scheme of the exfoliation of F⁃graphite and the preparation process F⁃graphene composite films［44］

图8 复合材料制备路线示意图［38］

Fig.8 Schematics of the route of composite preparation［38］

图9 PVA/BNNS@AgNW复合材料制备工艺及导热通路示意图［44］

Fig.9 Schematic diagram of PVA/BNNS@AgNW composite preparation process and thermal conductivity path［44］

图10 LbL组装（NFC/RGO）混合薄膜的结构示意图［46］

Fig.10 Schematic diagram of LbL assembly （NFC/RGO） hybrid film［46］

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Research progress in thermally conductive composite films based on filled polymers

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