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Eine kleine Menge Mxen kann die Wärmeleitfähigkeit des BN-Verbundfilms wirksam verbessern

Jan 13, 2020

Mit der hohen Integration und Miniaturisierung moderner elektronischer Geräte ist die Wärmeabgabe dieser Geräte allmählich zu einem Schlüsselfaktor geworden, der ihre Leistungsentwicklung einschränkt. Mit der Entdeckung von Graphen und anderen zweidimensionalen Nanomaterialien können heutzutage zweidimensionale Materialien mit ultrahoher Wärmeleitfähigkeit in der Ebene als Füllstoffe zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit verwendet werden. Wenn jedoch zweidimensionale Nanomaterialien als wärmeleitende Füllstoffe verwendet werden, sollte deren Dispergierbarkeit berücksichtigt werden. 2011 wurde erstmals eine neue zweidimensionale Übergangsmetallverbindung (Mxen) entdeckt. Die Forscher fanden heraus, dass Mxen hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Leitfähigkeit, Wärmeleitung, Fotothermie und Energiespeicherung aufweist. Darüber hinaus ist es aufgrund seiner reichhaltigen sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche gut in polaren Lösungsmitteln dispergiert und leicht zu mischen und zu verarbeiten, so dass Mxen auch ein potenzieller idealer Wärmeleitungsfüllstoff ist.

Kürzlich hat Huang Xianwu, ein Meister der Fudan-Universität, unter Anleitung von Professor Wu Peiyi, einem Tutor, einen Verbundfilm mit hoher Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Isolierung in der Ebene hergestellt. Wie in Abbildung 1 gezeigt, kann die Wärmeleitfähigkeit in der Ebene eines BN-Verbundfilms durch Zugabe einer kleinen Menge von Mxen-Nanochips bis zu 52,4 wm-1 k-1 betragen, und der spezifische elektrische Isolationswiderstand kann weiterhin beibehalten werden. Darüber hinaus kann der Zusatz von Mxen die mechanischen Eigenschaften des Films stark verbessern.

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Fig. 1 Wärmeleitfähigkeit, spezifischer Widerstand und mechanische Eigenschaften von Mxen-Bnns-Verbundfolie

Durch die Beobachtung von SEM, wie in Abbildung 2 gezeigt, kann die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit in der Ebene auf zwei Aspekte zurückgeführt werden: 1. Mxen als "Brücke" der Wärmeleitfähigkeit verbindet die benachbarten Bornitrid-Nanoflocken und füllt die Lücke zwischen den Nanoflocken Nanoflocken, wodurch die Wärmeleitfähigkeit zwischen den Grenzflächen verringert wird; 2. Mxen weist an seiner Oberfläche reichlich negative funktionelle Gruppen auf, die durch elektrostatische Abstoßung das Bornitrid bilden können. Mxen verbessert auch die einseitige innere Orientierung von BN-Nanopartikeln.

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Abb. 2 Charakterisierung des FESEM- und EDX-Energiespektrums der Oberfläche und des Querschnitts eines Mxen-Bnns-Verbundfilms