Estudio del rendimiento térmico de composites de nitruro de boro/resina epoxi de cristal líquido basado en el efecto sinérgico de exfoliación-adsorción

Xiao-yan Pang ,  

Ze-ping Zhang ,  

Min-zhi Rong ,  

摘要

Con el desarrollo de dispositivos electrónicos hacia la miniaturización y alta frecuencia, la investigación en gestión térmica se ha centrado en desarrollar materiales compuestos de base polimérica que combinen alta conductividad térmica y excelentes propiedades mecánicas. El nitruro de boro hexagonal (h-BN), debido a su estructura en capas y su alta conductividad térmica en plano, se considera un relleno ideal, pero su fácil aglomeración y mala compatibilidad interfacial limitan en gran medida su aplicación. Este trabajo propone una estrategia sinérgica de exfoliación-adsorción mediante la preparación de composites h-BN/resina epoxi de cristal líquido por molienda in situ para aumentar la relación de aspecto, la superficie específica y la compatibilidad interfacial de h-BN. Los resultados experimentales muestran que la molienda mejora significativamente la relación de aspecto y la superficie específica de h-BN, promoviendo su dispersión en la matriz y la adsorción ordenada de moléculas de cristal líquido en su superficie. Cuando el contenido de h-BN es del 20 % en peso, la conductividad térmica in-plane y out-of-plane del composite alcanza 7.30 y 1.64 W·m-1·K-1, respectivamente, lo que representa un aumento del 22.7 % y 82.2 % en comparación con una muestra de mezcla simple. Las simulaciones de dinámica molecular y el análisis de elementos finitos revelan además el mecanismo de mejora por exfoliación de h-BN: en bajo contenido, la exfoliación aumenta la superficie específica y la relación de aspecto, mejorando la adsorción interfacial y formando caminos de conducción térmica; en alto contenido, la superposición mutua de h-BN atenúa el efecto mejorador de la molienda in situ en la conductividad térmica. Además, la interacción interfacial reforzada también confiere al composite molido in situ una mayor resistencia a la flexión y módulo de flexión. Este trabajo proporciona una base teórica para desarrollar composites h-BN/resina epoxi de cristal líquido con alta conductividad térmica y alta resistencia mecánica.

关键词

materiales compuestos térmicamente conductores; resina epoxi de cristal líquido; nitruro de boro; molienda in situ; efecto sinérgico exfoliación-adsorción

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