探讨六方氮化硼粉末实现高导热性能的方法
制备高导热复合材料的核心在于如何在聚合物基体中构建理想的取向结构。为此，通常选择具有非球形结构特征的填料微粒，如片状、管状或棒状等，并通过施加外力场，如电场、磁场或机械剪切作用，使其定向有序排列，从而实现热量沿取向方向的快速传导。作为典型的二维片状材料，氮化硼粉末（六方氮化硼，h-BN）在制备高导热绝缘复合材料方面备受关注。 六方氮化硼粉末的二维片层结构赋予其各向异性特点，导致面内和面间的导热系数存在显著差异。因此，通过特定方法使氮化硼在某一方向取向，能够提供更有效的传热通道，进而提升材料的导热系数。目前，已有多种排布技术，如自组装、模板成型、注射模塑、刮刀成形、静电纺丝、真空辅助组装以及外场（电场或磁场）诱导取向等，成功制备出具有六方氮化硼粉末取向结构的聚合物复合材料，这些材料在取向方向上的导热性能得到显著提升。
例如，日本迪睿合株式会社已商业化生产了一种兼具高导热性和柔软性的硅胶型导热片“ZX11Ｎ”。该产品采用了一种独特的取向技术，通过取向将具有不同导热系数的氮化硼填料对齐排列，实现了导热片的高导热性，导热系数高达11Ｗ/(ｍ·Ｋ)。同时，该产品还兼具硅树脂基材和氮化硼填料的绝缘性能。此外，为了进一步提高导热性能，研究人员尝试在二维BN体系中引入不同维度的填料。通过与BN之间的点−面“包覆”，线−面“桥接”以及面−面“相连”的方式混合，这些填料有助于在材料内部构建更为有效的导热通路，使热量能够迅速沿填料之间传递，从而显著提高复合材料的导热性能。为了实现氮化硼的高导热性能，我们可以采取以下策略： 1.使用不同尺寸的填料：通过结合微米级和纳米级的BN颗粒作为导热填料，可以在复合材料内部建立有效的导热网络。其中，微米级BN颗粒形成主要的热传导路径，而纳米级BN颗粒则起到连接作用，增加导热通路，从而提高复合材料的导热性能。
2.引入多种维度填料进行混合：将BN与其他维度的填料（如零维、一维和二维填料）进行复合，可以充分利用不同填料之间的协同作用来提升导热填料在聚合物基体中的填充密度。这种策略不仅有助于导热路径的形成，还能对复合材料的综合性能产生积极影响。 a. 通过将BN与零维填料（如碳化硅、氧化铝等）复合，可以提高填料的整体填充率，有利于导热网络的形成。此外，这种复合还可以降低氮化硼填充聚合物复合材料的成本。 b. 一维填料（如碳纳米管、纳米线等）具有管状或线状结构，在与二维BN复合时能起到“桥梁”作用，将相邻的BN连接起来。这种协同作用不仅可以降低复合材料中的界面热阻，还有利于导热网络的构建。 c. 二维填料（如氧化石墨烯）与BN复合时，由于它们之间具有较强的界面相互作用和匹配的声子谱，因此可以产生较低的界面热阻和更好的导热性能提升。综上所述，通过合理设计填料结构、选择适当的排布技术以及引入多种维度填料进行复合，我们可以实现六方氮化硼的高导热性能，从而满足电子设备热管理的需求。
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