近日，北京化工大学材料科学与工程学院于中振教授、李晓锋教授和刘骥教授合作在《Advanced Functional Materials》杂志发表了题为“Densifying Conduction Networks of Vertically Aligned Carbon Fiber Arrays with Secondary Graphene Networks for Highly Thermally Conductive Polymer Composites”的研究论文。该研究通过构建一种致密的互连填料框架，将垂直碳纤维阵列与高质量自组装石墨烯网络焊接，实现了超高导热环氧树脂复合材料的制备，为复杂环境下的热界面愈合及多功能热管理应用提供了新解决方案。
聚合物导热复合材料在电子工业的热管理应用中具有广阔前景，但由于声子散射及填料-填料、填料-基质界面热阻的影响，其热导率通常远低于金属，实现超过200 W·m⁻¹·K⁻¹的高热导率仍面临挑战。针对这一问题，本文提出了一种高效策略：利用中间相沥青基碳纤维阵列与自组装石墨烯网络的协同作用，构建致密的互连填料框架，以显著提升复合材料导热性能。其中垂直排列的连续导热纤维阵列作为主要的垂直导热路径，最大限度地减少声子散射和界面热阻。同时，自组装石墨烯次级网络在导热纤维之间形成高质量连接，构建更致密的热传导网络，并提供额外导热通路。在23.3%填充量下，该环氧树脂复合材料的垂直导热系数达到262 W m-1 K-1。作为热界面材料使用时，其冷却效率比商用标准材料提升68.2%。此外，该材料还具备优异的焦耳加热和界面粘附性能，适用于复杂环境下的热界面愈合和多功能热管理。
本文第一作者为北京化工大学材料学院的博士生卢晓航，于中振教授、李晓锋教授和刘骥教授为本文的共同通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家自然科学基金的资助。
全文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202417324
来源：北京化工大学
