安徽大学《JAPS》：新型相变PDA-Ni@GNS/CNF-C/SA/PEG复合材料，用于微电子器件

成果简介

相变材料（PCM）在相变过程中既能吸收和释放热量，又能保持温度恒定，因此已成为现代热管理材料发展的热点。然而，其相对较低的热导率（TC）大大限制了其进一步的应用。本文，安徽大学Bin Yang等研究人员在《Journal Applied Polymer Science》期刊发表名为“Novel phase-change PDA-Ni@GNS/CNF-C/SA/PEG composites with ultrahigh shape stability and latent heat as thermal management material for microelectronic devices”的论文，研究对石墨烯纳米片（GNS）进行镀镍处理，通过构建 “点-面 “结构来增加相邻 GNS 之间的接触面积（即 Ni@GNS）。然后，在制备好的 Ni@GNS 上涂覆聚多巴胺（PDA）以制备 PDA-Ni@GNS，这有助于有效降低填料与基体之间的界面热阻（ITR），并使制备好的填料更容易分散在聚合物基体中。

通过在基体中构建定义明确的三维（3D）导热通路，PCMs 表现出优异的热传导性能，即使在低填料负载条件下也能有效防止聚乙二醇（PEG）的泄漏。热重仪 (TG)、差示扫描量热仪 (DSC) 和循环 DSC 测试的结果共同表明，PDA-Ni@GNS/CNF-C/SA/PEG PCMs 具有优异的蓄热性能、高潜热和良好的循环热稳定性。本研究为制备 PEG 基 PCM 提供了一种简便的方法，适用于热管理领域。

图文导读

图1、PDA-Ni@GNS混合填料和PDA-Ni@GNS/CNF-C/SA/PEG复合材料的制备工艺示意图

图2、GNS、Ni@GNS和PDA-Ni@GNS的形态学观察

图3、PDA-Ni@GNS/CNF-C/SA/PEG复合材料的形态

图4、S0–S4 的介电特性

图5、（a） S0-S4的差示扫描量热仪曲线;（b-e） 代表性 S0、S1、S3、S4 在经历各种热循环后的加热/冷却曲线，如图所示;（f） S0 和 S4 给定循环前后的潜热比较

图6、热管理性能

小结

总之，PDA-Ni@GNS/CNF-C/SA气凝胶浸渍的PEG基PCM具有理想的形状稳定性、高介电性能、优异的蓄热能力以及显著改善的TCs。Ca2+ 交联固化的 PDA-Ni@GNS/CNF-C/SA 气凝胶是 PCM 的骨架，由于气凝胶中含有纳米镍，它可以防止 PEG 泄漏并连接相邻的 GNS。这扩大了导热路径，缩短了相邻 GNS 之间的距离，从而使基于 PEG 的 PCM 具有完美的介电性能和高 TC。此外，LED 灯和 CPU 散热以及 DSC 循环测试的实验结果证明，所制备的 PCM 具有较高的潜热和良好的循环热稳定性，可用作微电子器件的热管理材料。

文献：https://doi.org/10.1002/app.55889