为热传导、储能而开发的柔性绝缘体

莱斯大学布朗工程学院发明的一种纳米复合材料被设计成一种优越的高温介电材料，用于柔性电子、储能和电子设备。

这种纳米复合材料结合了一维聚合物纳米纤维和二维氮化硼纳米片。纳米纤维加强了自组装材料，而“白色石墨烯”纳米片提供了一个导热网络，使其能够承受破坏普通电介质、电池中的极化绝缘体和其他分离正负电极的设备的热量。

Ajayan实验室的研究科学家M.M. Rahman和博士后研究员Anand Puthirath领导了这项研究，以应对下一代电子产品带来的挑战:电介质必须薄，坚韧，灵活，能够承受恶劣的环境。

拉赫曼说:“陶瓷是一种很好的电介质，但它在机械上很脆。”“另一方面，聚合物是一种良好的电介质，具有良好的机械性能，但其耐热性非常低。”

他说，氮化硼是一种电绝缘体，但能很好地分散热量。拉赫曼说:“当我们将聚合物纳米纤维与氮化硼结合在一起时，我们得到了一种机械性能优异、热学和化学性能非常稳定的材料。”

据研究人员介绍，这种12到15微米厚的材料可以作为有效的散热器，温度可达250°C(482°F)。测试表明，聚合物纳米纤维-氮化硼复合材料分散热量的效果是单独聚合物的四倍。

最简单的形式是，一层聚酰胺纳米纤维通过范德华力与氮化硼薄片结合，其重量占最终产品的10%。薄片的密度刚好足以形成一个散热网络，这使得复合材料在保持其坚固性的同时，仍能保持其灵活性，甚至可折叠性。研究人员称，将聚酰胺和氮化硼分层可以使材料更厚，同时保持柔韧性。

拉赫曼说:“一维聚酰胺纳米纤维除了导热性外，还有许多有趣的特性。”“氮化硼现在是一种非常有趣的二维材料。它们都有不同的独立属性，但当它们结合在一起时，就会产生非常独特的东西。”

拉赫曼说，这种材料是可扩展的，应该很容易融入制造。

莱斯大学

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- Chris Vavra编辑，制作编辑，控制工程， CFE传媒，cvavra@cfemedia.com。查看更多控制工程能源和能源新闻。

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