用于热管理的导热和机械性能增强的柔性复合相变材料被Journal of Materials Chemistry A录用

发布时间:2023年08月15日

热管理技术对于维持电子产品的工作温度相对稳定至关重要。有机固-液相变材料(PCMs)因其高的储能密度和稳定的物理化学性质,在热管理系统中得到了广泛的应用。然而,要同时实现其良好的柔韧性、高的热导率和优异的防泄漏性仍然是一个挑战。此外,随着可穿戴电子产品和非平面表面设备的出现,综合性能增强的室温柔性相变材料越来越受到关注。

目前,柔性复合相变材料的制备策略主要包括弹性壳封装、引入柔性多孔支撑骨架和构建聚合物网络等。由于聚合物的种类和加工方法的多样性,基于聚合物网络的柔性相变材料备受关注,成为未来的主要发展趋势之一。有机固-液相变材料和聚合物的本征热导率均较低,用于先进的热管理系统时,还需引入导热填料来促进聚合物基柔性复合相变材料的热传递。然而,热导率的增强不可避免地降低了复合相变材料的储能密度和机械性能,在复合材料系统中填料的团聚导致在聚合物-填料界面形成缺陷,这不仅阻碍了声子传输,而且大大降低了机械性能。如何在有效调控填料空间分布结构以提高其导热性的同时,实现柔性相变材料良好的力学性能,是获得高性能柔性相变材料的关键。

本工作中,我们提出了一种微区域局部分散策略,通过将氮化硼(BN)预包覆在石蜡微胶囊(MCPW)表面,再将其与天然橡胶(NR)复合,制备得到具有均匀传热网络的复合相变材料。微胶囊化和聚合物连续网络的双重支撑作用使复合相变材料表现出突出的抗泄漏性能,相转变时熔体完全不泄漏。BNMCPW表面的预包覆使BN均匀分散在连续的NR支撑骨架中,形成了有效的导热路径,减少了复合相变材料中的缺陷,不仅有效地提高了其导热性,而且保持了优异的力学性能,其断裂伸长率高达233%。所制备的复合相变材料表现出增强的综合性能,包括高的储能密度、突出的抗泄漏性、优异的拉伸性和增强的热导率,这些优异的性能使复合相变材料能够适应多样化和复杂的应用场景。本工作为实现复合相变材料的抗泄漏性、热导率、机械柔性和储能密度的平衡提供了一种可行的思路。 

S.-Z. Li, Y.-C. Zhou, L.-N. Wang, S.-P. Wang, L. Bai, C.-P. Feng, R.-Y. Bao, J. Yang*, M.-B. Yang, W. Yang*, Flexible composite phase change materials with enhanced thermal conductivity and mechanical performance for thermal management, J. Mater. Chem. A 2023. 录用时间:2023. 8. 8

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