在聚合物基体中添加微纳米填料可以有效改善高分子基体本身的力学、电学、热学、光学性能。但传统的机械共混的方式往往需要较大的填料用量，会伴随成本高、无法高效构筑传导通道、影响高分子柔性等系列问题。

近日，青科大陈玉伟、张建明等研究者研发了一种新型导热复合材料的制备方法。通过结合利用电场调控和填料协同效应的方法可以在高分子基体中直接构筑导热通道，在较少的填料用量下就可以有效提升高分子复合材料的导热、散热性能。这是该课题组通过调控微纳米粒子有效实现提升复合材料的介电性能（Composites Science and Technology，216 (2021) 109070；ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 24242-24249；Composites Science and Technology，223 (2022) 109403；Composites Science and Technology，227 (2022) 109601）之后在调控复合材料导热性能方面的最新突破性进展。

本研究通过场效应的方法在高分子基体中直接实现构筑氧化铝、氮化硼的垂直贯穿导热通道（如图1），制备具有良好导热性能的复合材料。

 

图1  （a）无外场效应下导热通道的形成；（b）场效应下导热通道的形成

本研究中系统比较了单一填料、协同效应的两种填料、无外场构筑导热通道以及利用外场形成导热通道几种情况下复合材料的导热性能，如图2所示。

 

图2 （a）单一填料对导热的影响；（b）和（c）填料取向形成通道对导热的影响：（d）协同效应和导热通道对复合材料的共同影响；（e）导热率的提升百分比。

本项研究以“Creating thermal conductive pathways in polymer matrix by directional assembly of synergistic fillers assisted by electric fields”为题发表在复合材料领域知名期刊Composites Communications上（https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101309），第一作者为青岛科技大学高分子科学与工程学院硕士研究生吴韦菲，通讯作者为青年学者陈玉伟。该研究得到了江汉大学光电化学材料与器件教育部重点实验室开放基金项目（JDGD-202201）、橡塑重点实验室开放基金（KF2020002）和国家自然科学基金（51803103）等多项基金的支持。