Mit der Entwicklung von elektronischen Geräten in Richtung Miniaturisierung und Hochfrequenz wird die Entwicklung polymerbasierter Verbundwerkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hervorragenden mechanischen Eigenschaften zum Forschungsschwerpunkt im Bereich Wärmemanagement. Hexagonales Bornitrid (h-BN) gilt aufgrund seiner schichtartigen Struktur und extrem hohen in-plane Wärmeleitfähigkeit als idealer Füllstoff, jedoch schränken seine Neigung zur Agglomeration und schlechte Grenzflächenverträglichkeit die Anwendung stark ein. Diese Arbeit schlägt eine synergistische Abblätterungs-Adsorptions-Strategie vor, bei der h-BN/flüssigkristallines Epoxidharz-Verbundmaterial durch in-situ Kugelmahlen hergestellt wird, um das Längen-Durchmesser-Verhältnis, die spezifische Oberfläche und die Grenzflächenverträglichkeit von h-BN zu erhöhen. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass das in-situ Kugelmahlen das Längen-Durchmesser-Verhältnis und die spezifische Oberfläche von h-BN signifikant erhöht und dessen Dispersion in der Matrix sowie die geordnete Adsorption von Flüssigkristallmolekülen auf der Oberfläche fördert. Bei einem h-BN-Gehalt von 20 Gew.-% erreichen die Verbundwerkstoffe eine in-plane und out-of-plane Wärmeleitfähigkeit von 7,30 bzw. 1,64 W·m^-1·K^-1, was eine Steigerung von 22,7 % bzw. 82,2 % gegenüber einfachen Mischproben darstellt. Molekulardynamik-Simulationen und Finite-Elemente-Analysen enthüllen zudem den Verstärkungsmechanismus des Abblätterns von h-BN: Bei niedrigem Gehalt verstärkt das Abblättern durch Erhöhung der spezifischen Oberfläche und des Längen-Durchmesser-Verhältnisses die Grenzflächenadsorption und die Bildung von Wärmeleitwegen; bei hohem Gehalt schwächt die gegenseitige Überlappung von h-BN die wärmeleitfähigkeitssteigernde Wirkung des in-situ Kugelmahlens ab. Darüber hinaus verleiht die verstärkte Grenzflächeninteraktion dem in-situ gemahlenen Verbundmaterial eine höhere Biegefestigkeit und einen höheren Biegemodul. Diese Arbeit bietet eine theoretische Grundlage für die Entwicklung von h-BN/flüssigkristallinen Epoxidverbundwerkstoffen mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hoher mechanischer Festigkeit.

wärmeleitfähige Verbundwerkstoffe; flüssigkristallines Epoxidharz; Bornitrid; in-situ Kugelmahlen; synergistischer Abblätterungs-Adsorptions-Effekt