【摘 要】
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六方氮化硼纳米片（BNNS）具有良好的导热性能和绝缘性能,可有效地避免电子器件中的短路风险,因此成为了具有广阔前景的导热复合材料的填料之一。然而,BNNS本身具有疏水性质,表面缺乏官能团,在导热基底中的分散性差、与基底的兼容性差,容易团聚,难以形成良好的导热通路,因此阻碍了BNNS导热复合材料的导热性能的提升。本论文提出了一种简单绿色的甘氨酸（NH2-CH2-COOH,Gly）辅助球磨工艺,一步实
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六方氮化硼纳米片（BNNS）具有良好的导热性能和绝缘性能,可有效地避免电子器件中的短路风险,因此成为了具有广阔前景的导热复合材料的填料之一。然而,BNNS本身具有疏水性质,表面缺乏官能团,在导热基底中的分散性差、与基底的兼容性差,容易团聚,难以形成良好的导热通路,因此阻碍了BNNS导热复合材料的导热性能的提升。本论文提出了一种简单绿色的甘氨酸（NH2-CH2-COOH,Gly）辅助球磨工艺,一步实现氮化硼的剥离和功能化,得到具有超高亲水性的甘氨酸修饰的氮化硼纳米片（BNNS-Gly）,以提高其在基底中的分散性和兼容性,降低填料与导热基底之间的界面热阻。所得BNNS-Gly在不同极性溶剂中都体现出良好的分散性,特别是在水中,具有2285 L g-1 m-1的超高消光系数,并且最大稳定浓度可达35 mg mL-1。通过将BNNS-Gly分散在三种不同的导热基底（水、环氧树脂（Epoxy）、纤维素（carbon nanofiber,CNF））中,得到了三种不同类型的热界面材料,并对它们的导热性能进行了研究。结果表明,BNNS-Gly水纳米流体（1.6 vol%）比纯水的热导率提高了110%。与未功能化的填料含量为30 wt%的BNNS/Epoxy相比,相同填充量下BNNS-Gly/Epoxy复合材料的导热系数提高了109%。通过Maxwell-Garnett有效介质理论（EMT）模型计算,结果表明BNNS-Gly/Epoxy的界面热阻降低了62%。此外,还制备了BNNS-Gly/CNF薄膜,在填料含量为70 wt%时,其热导率时达到了16.2 W m-1 K-1,是BNNS/CNF复合薄膜的1.8倍。综上所述,本研究制备的BNNS-Gly在导热性能方面有明显的提升。通过氨基酸改性的方法不仅可以显著改善氮化硼的亲水性和在导热基底中的分散性,而且增强了其与基底之间的相互作用,有效降低复合材料的界面热阻,提高导热性能,在热管理应用中具有广阔前景。
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