Physical property and interface binding energy calculation of polyimide/boron nitride nanosheets thermally conductive composite insulating materials

材料科学 氮化硼 电介质 兴奋剂 热导率 复合材料 聚酰亚胺 范德瓦尔斯力 屏蔽效应 复合数 极化子 图层(电子) 电磁屏蔽 电子 光电子学 化学 有机化学 物理 量子力学 分子
作者
Xiaosong Wang,Tong Zhao,Yihan Wang,Li Zhang,Liang Zou,Yuantao Zhang
出处
期刊:Computational Materials Science [Elsevier BV]
卷期号:210: 111051-111051 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.commatsci.2021.111051
摘要

As an insulating material, polyimide (PI) has low intrinsic thermal conductivity and high dielectric constant under high temperature conditions, which causes surface charge accumulation and severely limits the performance of insulation. In this paper, by adapting two-dimensional boron nitride nanosheets (BNNSs), a new type of material model with a PI-BNNS composite structure was established based on a molecular dynamics (MD) simulation method. Meanwhile, the thermal parameter, mechanical parameters, and electrical parameters of models with different doping concentrations at different temperatures were calculated. The results showed that the filling of BNNSs significantly improved the comprehensive performance by changing dielectric constant, breakdown field strength, thermal conductivity and so on. Furthermore, to reveal the microcosmic mechanism of the doping effect, the interfacial interaction intensity was analyzed by calculating the surface binding energy between PI/BNNS. With increasing doping ratio, the van der Waals interaction significantly increased, thus improving the phonon transfer capacity from electron movement to lattice vibration, leading to the mechanical properties and thermal conductivity of the materials significantly improved with increasing doping ratio. The increase in surface binding energy also leads to a deeper trap to capture the charge and produces charge shielding layers to improve the breakdown strength of the system.

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