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赵珂论文发表在Ceramic International:具有高导热性和低介电常数的烷基化改性氮化硼纳米片/聚酰亚胺复合膜

由于最新微电子器件的快速发展,兼具高热导率和低介电常数的聚合物复合材料引起了研究者的兴趣。然而,平衡上述参数是一个巨大的挑战。在这项工作中,六方氮化硼(h-BN)粉末超声剥离获得烷基化氮化硼纳米片(烷基-BNNS)。然后,用不同量的烷基BNNS合成了一系列聚酰亚胺(PI)复合材料。由于烷基-BNNS与聚合物链之间更强的界面非共价相互作用抑制了界面极化,烷基-BNNS可以很好地分散在PI基底中。因此,所获得的PI复合材料在20重量%的负载下表现出6.21 W/(mK)的高热导率和3.23的低介电常数。此外,烷基-BNNS/PI复合材料具有高效的热管理能力、低吸水率、良好的电阻和突出的拉伸强度。重要的是,这些复合膜有望成为微电子领域的优秀候选材料。


我们首先通过使用酸酐和含有–CF的二胺的缩聚反应制备了具有低介电常数的氟化PI3团体。通过溶剂超声处理实现了h-BN的简单一步修饰,可以在h-BN的边缘接枝少量的烷基链,而没有缺陷的基础晶体结构(烷基-BNNS)。这种改性方法保持了高质量的晶体结构和简单的制备步骤,并且不会由于添加另一种界面物质而增加额外的界面热阻。最后,利用烷基BNNS填料作为导热填料,通过刮涂技术和原位聚合制备了一系列烷基BNNS/PI复合膜。因此,烷基-BNNS/PI复合材料在10 MHz下表现出0.43-6.21 W/(mK)的高热导率和2.58-3.23的低介电常数,烷基-BNNS含量为0-20wt %。此外,烷基-BNNS/PI复合膜比BN/PI复合膜具有更高的热导率和更低的介电常数。这些功能聚酰亚胺复合膜具有优异的导热性和低介电性能,在先进的现代电子设备中有着广阔的应用前景。