少量的MXene有效提高氮化硼复合膜的导热性能

随着现代电子器件的高度集成化与微型化，这些器件的散热问题也逐渐成为限制其性能发展的关键因素。如今，随着石墨烯等二维纳米材料的发现，可以利用具有超高面内热导率的二维材料作为填料来提高导热性能。但是二维纳米材料在作为导热填料时，还要考虑它在材料中的分散性。2011年，一种新型二维过渡金属化合物(MXene)被首次发现，研究人员发现MXene拥有出色的导电、导热、光热以及储能的性能，并且因为表面带有丰富的含氧官能团，它在极性溶剂中具有良好的分散性，方便混合加工，因此MXene也是一种潜在的理想导热填料。

近日，复旦大学硕士生黄显梧在导师武培怡教授的指导下，制备了一种兼具高面内导热系数及电绝缘性能的复合膜。如图1所示，通过加入少量的MXene纳米片，氮化硼基复合膜的面内导热系数最高能达到52.4 W m-1 K-1，且仍能保持电绝缘的电阻率，另外MXene的加入对膜的力学性能也有大幅的改善。

图1 MXene-BNNS复合膜的导热性能、电阻率以及机械性能

通过扫描电镜的观察，如图2所示，面内导热性能的提高可以归因于两方面：1.MXene纳米片作为导热“桥梁”连接邻近的氮化硼纳米片，填补了纳米片之间的空隙，从而减少了界面间的传导热阻；2.MXene表面带有丰富的负电官能团，通过静电排斥的作用，可以使氮化硼纳米片更好地分散在水中，因此MXene也起到了改善氮化硼纳米片面内取向的效果。

图2 MXene-BNNS复合膜的表面及断面FESEM和EDX能谱表征

这项工作不仅扩展了MXene的应用，还为高导热复合膜的设计提供了启发。

消息来源——微信公众：MCF材料化学前沿