【據美國萊斯大學網站2019年5月31日報道】位于美國休斯頓的萊斯大學布朗工程學院近日開發了一種新型納米復合材料,這種材料可作為柔性電子、儲能和電子設備的優質高溫介電材料。
納米復合材料結合了一維聚合物納米纖維和二維氮化硼納米薄片。在利用納米纖維增強自組裝材料的同時,被稱為“白色石墨烯”納米薄片將提供導熱網絡,使其能夠承受分解普通電介質、電池中的極化絕緣體和分離正極和負極的其他裝置所產生的熱量。
萊斯大學材料科學家普利克爾•阿揚實驗室研究團隊在《先進功能材料》期刊中進行了詳細介紹。
阿揚實驗室的研究人員M•M•拉赫曼和博士后研究員阿南德•普帝拉斯領導了這項研究,主要目的是應對下一代電子產品帶來的挑戰:電介質必須薄、堅硬、靈活、能夠承受惡劣工作環境。
“陶瓷是一種非常好的電介質,但在力學上其性脆。”拉赫曼談到這種常見的材料時表示,“另一方面,聚合物是一種具有良好機械性能的良好電介質,但其耐熱性較差。”
研究人員表示,氮化硼雖是一種電絕緣體,但可以很好地散熱。將聚合物納米纖維與氮化硼結合在一起時,研究人員得到了一種具有優異力學性能,熱和化學性非常穩定的材料。
據悉,這是一種厚度約12至15微米材料,可作為高達250攝氏度(482華氏度)的有效散熱片。研究人員通過試驗驗證,這種聚合物納米纖維——氮化硼材料的分散熱量比單獨的聚合物好四倍。
在這種材料最簡單的形式中,單層聚芳酰胺納米纖維通過范德華力結合到少量的氮化硼薄片中,其重量約占最終產品的10%。薄片剛好足夠密集可形成散熱網絡,仍然可以保證復合材料保持柔韌性,甚至可折疊性,同時保持其堅固性。據研究人員稱,分層聚芳酰胺-氮化硼可以材料變得更厚,同時仍然保持柔韌性。
拉赫曼表示,除了導熱性,一維聚芳酰胺納米纖維還有許多有趣的特性,而氮化硼是一種非常有趣的二維材料,它們各自具有不同的獨立屬性,但當它們結合在一起時,可以創造出非常獨特的東西。
研究人員表示,這種材料是可擴展的,可以很容易的融入制造業。
美國陸軍研究實驗室資助了這項研究。