陈玉伟/张建明等：内嵌高效导热通道的高分子复合材料最新研究

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在聚合物基体中添加微纳米填料可以有效改善高分子基体本身的力学、电学、热学、光学性能。但传统的机械共混的方式往往需要较大的填料用量，会伴随成本高、无法高效构筑传导通道、影响高分子柔性等系列问题。
        近日，青科大陈玉伟、张建明等研究者研发了一种新型导热复合材料的制备方法。通过结合利用电场调控和填料协同效应的方法可以在高分子基体中直接构筑导热通道，在较少的填料用量下就可以有效提升高分子复合材料的导热、散热性能。这是该课题组通过调控微纳米粒子有效实现提升复合材料的介电性能（Composites Science and Technology，216 (2021) 109070；ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 24242-24249；Composites Science and Technology，223 (2022) 109403；Composites Science and Technology，227 (2022) 109601）之后在调控复合材料导热性能方面的最新突破性进展。
        本研究通过场效应的方法在高分子基体中直接实现构筑氧化铝、氮化硼的垂直贯穿导热通道（如图1），制备具有良好导热性能的复合材料。

图1  （a）无外场效应下导热通道的形成；（b）场效应下导热通道的形成

本研究中系统比较了单一填料、协同效应的两种填料、无外场构筑导热通道以及利用外场形成导热通道几种情况下复合材料的导热性能，如图2所示。

图2 （a）单一填料对导热的影响；（b）和（c）填料取向形成通道对导热的影响：（d）协同效应和导热通道对复合材料的共同影响；（e）导热率的提升百分比。

        本项研究以“Creating thermal conductive pathways in polymer matrix by directional assembly of synergistic fillers assisted by electric fields”为题发表在复合材料领域知名期刊Composites Communications上（https://doi.org/10.1016/j.coco.2022.101309），第一作者为青岛科技大学高分子科学与工程学院硕士研究生吴韦菲，通讯作者为青年学者陈玉伟。该研究得到了江汉大学光电化学材料与器件教育部重点实验室开放基金项目（JDGD-202201）、橡塑重点实验室开放基金（KF2020002）和国家自然科学基金（51803103）等多项基金的支持。
        文章来源：青岛科技大学
         张建明, 山东省泰山学者特聘教授, 博士生导师。1973年3月生于湖北省红安县；2003年毕业于中科院化学所，并取得博士学位；2003--2008年先后在日本关西学院大学（JSPS Fellow）、日本丰田工业大学以及德国马普高分子所(Humboldt   Fellow)从事博士后及高访研究；2009年全职回青岛科技大学工作。主要从事高分子凝聚态结构及调控与解析以及生物基高分子基纳米复合材料的研究。迄今为止,已发表SCI收录文章100余篇；在本领域知名期刊Macromolecules上发表文章22篇；所发表文章被引3800余次, H-指数为32；基于这些学术成绩，先后获得日本学术振兴会外国人博士后奖，德国洪堡基金会“洪堡资深学者”、山东省“泰山学者”及山东省杰出青年基金等奖励。自2009年全职回国工作以来，张建明教授领导科研团队发表SCI论文四十余篇，获授权发明专利6项；已获12项国家自然科学基金资助（其中本人主持 6项）；团队成员中有三名德国洪堡学者，一人获聘海外泰山学者特聘专家。