【原创】聚合物复合材料导热性能的影响因素及提升策略——访华南理工大学何慧教授


来源:中国粉体网   梧桐

[导读]  本期,为您分享的是华南理工大学何慧教授的采访。

中国粉体网讯  5月29日,由中国粉体网主办的“2024高导热材料及应用技术大会”在江苏南京成功召开。会议期间,我们邀请到众多专家学者做客“对话”栏目,围绕高导热材料及技术应用的现状和未来进行了访谈交流。本期,我们邀请到的是华南理工大学何慧教授。



中国粉体网:请问何教授,导热聚合物复合材料中“复合”二字的意义体现在什么地方?


何教授:复合实际上和填充比较类似,一般是指将不同种类的材料复合在一起,例如在聚合物当中加入无机材料、金属材料,跟它相对应的是本征高分子材料。


中国粉体网:请问何教授,导热聚合物复合材料的制备方法有哪些?


何教授:材料的制备原则上就是把导热填料加到聚合物当中。在这个过程中,需要先对填料本身进行处理,将处理后的填料添加到聚合物中并混合分散。聚合物本身是有热塑性的,有热固性的。对于热塑性聚合物,需要经过挤出造粒之后再去成型,得到复合材料;而对于热固性聚合物,则需要将填料分散均匀后进行固化处理,得到复合材料,最终形成各种制品。


中国粉体网:请问何教授,除了填料本身的热导率以外,填料的哪些方面还对聚合物复合材料的导热性能影响较大?


何教授:除了填料的种类,填料的含量(比如质量百分比、份数)以及形状(比如零维、一维、二维)以及尺寸,这些都会显著的影响复合材料的导热性。当然,因为它复合的是不同种类的材料,所以填料加进去以后,还要综合考虑填料对力学性能、加工性能等的影响。


中国粉体网:您今天演讲的题目是《高导热聚合物复合材料的设计策略》,那请您简明概括一下有哪些提高聚合物复合材料导热性的策略。


何教授:这个问题,可以从导热机理来入手。最早的时候选用本征导热性的聚合物,或在聚合物合成的时候进行结构上的控制。现在应用最多的是将导热填料加到聚合物当中,比如说加石墨烯、碳纳米管等。根据设计的策略,加入导热填料。因为有亲水的填料,也有疏水的填料,所以需要进行表面处理。目前最为常见的是对填料进行表面改性,这也是一个比较方便、有效的手段。


在聚合物复合材料体系中通过加入填料,构建异质结构或者杂化材料,也可以得到一个导热性能比较好的复合材料。此外,利用加工方法,调控填料在材料中的分布和取向,构建导热通路,所以取向工艺也是实现导热高分子材料的一个很有效的手段。


形成高效的导热网络是提升整体导热性能的一个有效策略。导热网络的形成有很多方法,比如隔离结构模板法,包括刚才所说的表面改性、杂化材料、加工等多种方法。


中国粉体网:请问何教授,您的研究方向主要有哪些,有哪些代表性成果可以与我们分享一下吗?


何教授:我主要是做高分子改性和复合材料,比如前面说的表面改性;还有高分子材料的成型加工、功能高分子材料(包括导热、导电),此外,还有高分子材料的可持续发展也是我们关注的一个主要的研究方向,在高分子材料的循环再利用这一块,我们做的比较成熟的是,把再生的高分子材料跟木塑生物质做成复合材料——木塑复合材料。


中国粉体网:感谢何教授接受我们的采访!


(中国粉体网编辑整理/梧桐)

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