Self-Stacked 3D Anisotropic BNNS Network Guided by Para-Aramid Nanofibers for Highly Thermal Conductive Dielectric Nanocomposites

材料科学 热导率 复合材料 纳米复合材料 芳纶 纳米纤维 电介质 热稳定性 氮化硼 环氧树脂 导电体 热传导 聚合物纳米复合材料 纳米技术 纤维 光电子学 化学工程 工程类
作者
Zhicong Miao,Chunjie Xie,Zhixiong Wu,Yalin Zhao,Zhengrong Zhou,Shuang-Qing Wu,Haojian Su,Laifeng Li,Xinlin Tuo,Rongjin Huang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (20): 24880-24891 被引量:4
标识
DOI:10.1021/acsami.3c02605
摘要

The enhancement of the heat-dissipation property of polymer-based composites is of great practical interest in modern electronics. Recently, the construction of a three-dimensional (3D) thermal pathway network structure for composites has become an attractive way. However, for most reported high thermal conductive composites, excellent properties are achieved at a high filler loading and the building of a 3D network structure usually requires complex steps, which greatly restrict the large-scale preparation and application of high thermal conductive polymer-based materials. Herein, utilizing the framework-forming characteristic of polymerization-induced para-aramid nanofibers (PANF) and the high thermal conductivity of hexagonal boron nitride nanosheets (BNNS), a 3D-laminated PANF-supported BNNS aerogel was successfully prepared via a simple vacuum-assisted self-stacking method, which could be used as a thermal conductive skeleton for epoxy resin (EP). The obtained PANF-BNNS/EP nanocomposite exhibits a high thermal conductivity of 3.66 W m-1 K-1 at only 13.2 vol % BNNS loading. The effectiveness of the heat conduction path was proved by finite element analysis. The PANF-BNNS/EP nanocomposite shows outstanding practical thermal management capability, excellent thermal stability, low dielectric constant, and dielectric loss, making it a reliable material for electronic packaging applications. This work also offers a potential and promotable strategy for the easy manufacture of 3D anisotropic high-efficiency thermal conductive network structures.
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