在最近的一项研究发表在杂志上纳米快报,来自中国的研究人员开发出一种聚合物的层级结构组成的多功能聚酰亚胺复合膜层61.0重量%的氧化石墨烯/膨胀石墨、23.8重量%氧化铁/聚酰亚胺、聚酰胺纤维作为一种灵活的、散热、电磁干扰(EMI)屏蔽膜的电子设备。
研究:分层次多功能与强烈增强聚酰亚胺复合薄膜热导率。图片来源:tj-rabbit /伤风/ com
这部电影展示了一种平面导热系数高95.40 W (m K)1,一个合适的抗拉强度为93.6 MPa,优秀的EMI屏蔽效能为34.0 dB,和一个5秒的快速电热响应。
聚合物基复合材料的散热和EMI屏蔽
随着电子设备变得越来越小巧轻便,生成和EMI的热量造成的大量的交织在一起的电路是成为一个严重的问题。许多研究人员试图开发超薄灵活的电影,可以同时散热并提供EMI屏蔽,集成了多壁碳纳米管/水性聚氨酯和氧化石墨烯(去)/纤维素纳米纤维(CNF)。
然而,直接混合填料在聚合物基质常常导致不连续填料热传导途径由于不受控制的隔离和填充物的集聚。此问题的解决方案是先准备巩固填料电影之前将它们添加到聚合物基质如石墨nanosheets国民生产总值(GNP) /尼龙网或/ CNF,但缺乏耐久性由于填料间附着力弱电影和聚合物矩阵。
原理图的PI复合膜的制备过程。图片来源:郭,Y et al .,纳米信件
实际上电纺聚酰亚胺(PI)纤维以其优良的抗拉强度、灵活性、和机械性能,而膨胀石墨(EG)的热导率高,优秀的EMI屏蔽性能、低成本;因此,如填料电影实际上电纺纤维π矩阵是一种很有前途的候选人为该应用程序。
然而,如在本质上是脆弱的和具有机械性能差,这使得它不适合转变成一个持久的电影。另一方面,电影是灵活,具有良好的机械性能、高的特定区域,并能形成π-π互动如磁性填料。
关于这项研究
在这项研究中,研究人员制作三层聚合物复合膜,由去/高导热系数,如顶层提高EMI屏蔽,和足够的力学性能,底部衬底层π实际上电纺纤维的力学性能改善,和中间三氧化二铁(Fe3O4为更好的附着力)/ PI层,EMI屏蔽。
去准备了悍马方法,如被混合石墨和(NH准备4)2年代2O8在H2所以4解决方案其次是搅拌,过滤,洗涤,干燥。随后,如分散在水溶液其次是声波降解法,过滤,干燥,成型在新闻获取/如电影。
λ的PI复合薄膜与固定的铁3O4/ππ纤维(一个),λPI复合电影包含61.0 wt % /如随温度改变(b)。图片来源:郭,Y et al .,纳米信件
此外,π的前体,4,4′-oxydianiline (ODA)和苯四甲酸二酐(PMDA)溶解在二甲基乙酰胺溶剂得到聚(酰胺酸)(PAA)解决方案,这是进一步热imidized形成π纤维。最后,合成铁3O4/π中间层,ODA和铁3O4分散在溶剂和进一步PMDA和克分子数相等的ODA为解决铁吗3O4/ PAA混合物热亚胺化反应。
观察
扫描电子显微镜(SEM)显示,如比走在前走/如厚层,这是可取的导热系数高,足够的EMI屏蔽、和机械稳定性。此外,铁之间的π分子链的缠结3O4/ PI层和π纤维层和氢键相互作用和π-π/如顶层和铁3O4/ PI层提供了一个健壮的层次结构。GO /如层、铁3O4/ PI层和π纤维垫厚度为70µm, 16µm,和160µm,分别。
瞬态平面热源法表明,PI复合材料的导热系数为95.40 W (m K)1和表面导电率为230.0厘米1,只依赖于适量的去/如即61重量%,和铁的数量3O4/ PI层没有效果。
从矢量网络分析(VNA)测试,很明显,总EMI屏蔽效应和PI复合薄膜的吸收效率与铁的比例增加3O4在中间层/π。此外,当铁3O4/π金额是23.8重量%,这EMI屏蔽效能最大值34.0 dB。类似地,fast-heating 5秒的反应被记录。
PI复合材料的电属性的电影。PI复合膜的时间——温度关系不同的电压(一个,b),线性拟合实验温度和U2(c),PI复合膜的表面温度梯度变化电压(d),电在重复PI复合膜的稳定性提供电压(e)。图片来源:郭,Y et al .,纳米信件
结论
研究人员准备了一个三层PI-based聚合物复合去/如顶层,铁3O4/π为中间层,和π实际上电纺纤维基质层底部。GO /如层的高导热系数的存在更多的例如,而少量的去提供足够的灵活性。
同样,菲3O4在过渡层提高了EMI屏蔽效应和底部π实际上电纺纤维提高了机械稳定性。此外,所有三层展示了强大的附着力。因此,新的PI复合散热是一个很好的选择和EMI屏蔽在高加载紧凑的电子设备。
参考
郭,Y。,Qiu, H., Ruan, K., Zhang, Y., Gu, J., Hierarchically Multifunctional Polyimide Composite Films with Strongly Enhanced Thermal Conductivity.纳米。2021年,14岁,26岁。https://link.springer.com/article/10.1007/s40820 - 021 - 00767 - 4 # citeas
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