萊斯大學(xué)布朗工程學(xué)院發(fā)明的一種納米復(fù)合材料有望成為一種用于柔性電子、儲(chǔ)能和電子設(shè)備的高溫介質(zhì)材料。該納米復(fù)合材料由一維聚合物納米纖維和二維氮化硼納米薄片組成。納米纖維增強(qiáng)了自組裝材料的性能，而“白色石墨烯”納米薄片提供了一個(gè)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，使其能夠承受分解普通介質(zhì)、電池中的極化絕緣體以及分離正負(fù)電極的其他設(shè)備的熱量。材料科學(xué)家普利克爾·阿加揚(yáng)實(shí)驗(yàn)室的這一發(fā)現(xiàn)在發(fā)表在《先進(jìn)功能材料》上。

 

Ajayan實(shí)驗(yàn)室的研究科學(xué)家M.M. Rahman和博士后研究員Anand Puthirath領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究，以應(yīng)對(duì)下一代電子產(chǎn)品帶來的挑戰(zhàn)：介質(zhì)必須是薄、堅(jiān)韌、柔軟，并且能夠承受惡劣的環(huán)境。拉赫曼談到這種普通材料時(shí)說：陶瓷是一種很好的介電材料，但它在機(jī)械上很脆弱，另一方面，聚合物是一種良好的介質(zhì)，具有良好的機(jī)械性能，但它的耐熱性非常低。氮化硼是一種電絕緣體，但能很好地分散熱量。
 

 

萊斯大學(xué)研究科學(xué)家M.M. Rahman持有一種由聚合物納米纖維層和氮化硼組成的柔性介質(zhì)。這種新材料能經(jīng)受高溫，是柔性電子產(chǎn)品、儲(chǔ)能設(shè)備和熱影響較大的電子設(shè)備的理想材料。圖片：Jeff Fitlow/Rice University

當(dāng)把聚合物納米纖維和氮化硼結(jié)合在一起時(shí)，得到了一種機(jī)械性能優(yōu)異、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性都非常穩(wěn)定的材料。這種12到15微米厚的材料可以有效地吸收高達(dá)250攝氏度(482華氏度)的熱量。實(shí)驗(yàn)表明，聚合物納米纖維-氮化硼復(fù)合材料的散熱效果是單一聚合物的四倍。最簡(jiǎn)單的形式是，一層聚芳綸納米纖維通過范德華力與少量氮化硼薄片結(jié)合，其重量占最終產(chǎn)品重量的10%。

 

薄片的密度剛好足夠形成一個(gè)散熱網(wǎng)絡(luò)，仍然允許復(fù)合材料保持其靈活性，甚至可折疊性，同時(shí)保持其健壯性。多層聚酰胺和氮化硼可以使材料更厚，同時(shí)保持彈性。一維聚酰胺納米纖維除了導(dǎo)熱性外，還有許多有趣的特性。氮化硼現(xiàn)在是一種非常有趣的二維材料。它們都有不同的獨(dú)立屬性，但當(dāng)它們?cè)谝黄饡r(shí)，它們就會(huì)變得非常獨(dú)特。這種材料是可伸縮的，應(yīng)該很容易融入生產(chǎn)。