Een onderzoeksteam van het Institute of Solid State Physics, Hefei Institutes of Physical Science heeft een onderzoek uitgevoerd naar de thermische geleidbaarheid van composieten. Ze ontdekten dat de thermische geleidbaarheid (TC) van poly(vinylalcohol)/boornitride-composietfilm op moleculair niveau kon worden geregeld door covalente koppeling.

TC-verbetering van op polymeer gebaseerde verpakkingscomposieten is van groot belang voor het thermisch beheer van elektronica. Interface tussen vulstoffen en polymeermatrix is ​​het knelpunt van de warmteoverdracht in het composietmateriaal.

Covalente binding biedt permanente hechting tussen vulstoffen en polymeren, effectief beperken van de overeenkomstige verstrooiing van fononen, waardoor de thermische weerstand van het grensvlak wordt verminderd. Echter, de geïntroduceerde moleculen die op de omgeving van vulstoffen zijn gewikkeld, kunnen mogelijk als thermische barrières werken. Dus, het ophelderen van het effect van silaankoppelingsmiddelen (SCA's) op de TC van het composiet is van belang.

Om het probleem aan te pakken, het team onderzocht systematisch het effect van drie soorten SCA's op de TC van poly(vinylalcohol)/gefunctionaliseerd boornitride (PVA/fBN).

De resultaten toonden aan dat SCA-moleculen met een korte zijketen, d.w.z. vinyltriethoxysilaan en tetraethylorthosilicaat, verhoogde de TC van composietpolymeer, met maximale waarde van 1.636 W/m·K, dat was 337,3% van die van PVA/fBN.

In tegenstelling tot, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilaan met lange zijketen verlaagde de TC tot 54,4% van die van PVA/fBN.

Geïntegreerd met atomistische simulaties, er kan worden geconcludeerd dat het aantal hydrolyseerbare Si-O-R van SCA's-moleculen de TC van PVA-fBN-composiet beïnvloedt door de zelfcondensatiegraad van SCA's te regelen. De lange zijketen van SCA's versterkt de wanorde van de vicinale moleculaire structuur, beperking van de overdracht van fononen.

De onthulde intrinsieke relatie tussen TC van de composiet en moleculaire structuur van SCA's zou een nieuw perspectief bieden om de door covalente binding gereguleerde TC van het polymeer / vulmiddelsysteem te begrijpen.

Deze studie zal het ontwerp van thermisch beheermateriaal op moleculair niveau begeleiden, verdere ondersteuning van de ontwikkeling van geavanceerde elektronica.