【摘 要】
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随着5G时代的来临,电子电气元器件向着高频化、数字化、功率化、高密度化以及高集成化方向快速发展,导致元器件内部热量快速积累,极大影响了电子产品的稳定性、可靠性和使用寿命。因此,迫切需要热界面材料（TIM）来进行有效的热管理。在众多热界面材料中填充型导热聚合物复合材料由于具有质轻、易加工、制造成本低等优点,已成为现代通信电子设备、电子封装以及能量传输等导热领域的研究热点。本论文研究工作主要是将两种或
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随着5G时代的来临,电子电气元器件向着高频化、数字化、功率化、高密度化以及高集成化方向快速发展,导致元器件内部热量快速积累,极大影响了电子产品的稳定性、可靠性和使用寿命。因此,迫切需要热界面材料（TIM）来进行有效的热管理。在众多热界面材料中填充型导热聚合物复合材料由于具有质轻、易加工、制造成本低等优点,已成为现代通信电子设备、电子封装以及能量传输等导热领域的研究热点。本论文研究工作主要是将两种或多种高导热填料杂化填充到聚合物基体中,构建高效的导热网络,实现在保持或改善复合材料的机械性能的同时增强其导热性能。首先,将二维（2D）功能化氮化硼纳米片（f-BNNS）和刻蚀剥离的2D MXene（Ti3C2Tx）纳米片混合填料填充聚苯并咪唑（PBI）基体中制备出f-BNNS/MXene/PBI复合薄膜;其次,基于前面工作的基础上,同样方法制备f-BNNS和MXene,再引入一维（1D）填料银纳米线（Ag NWs）来桥接2D导热的f-BNNS和MXene,成功制备了f-BNNS/MXene/Ag NWs/PBI复合薄膜;最后我们采用f-BNNS为内导热层,MXene为内导电层,以1D功能化芳纶纳米纤维（f-ANF）为外保护层成功制备了层层自组装f-BNNS/MXene/f-ANF薄膜。本论文具体的工作如下:1.功能化氮化硼纳米片/MXene/聚苯并咪唑复合薄膜的制备与研究首先我们采用尿素辅助球磨剥离六方氮化硼（h-BN）并同步实现了f-BNNS的表面和边缘的氨基功能化,再采用盐酸/氟化锂（HCl/Li F）选择性刻蚀剥离钛碳化铝（Ti3Al C2）制备MXene,最后通过溶液共混,玻璃板自然流延法制备f-BNNS/MXene/PBI复合薄膜。当f-BNNS/MXene的含量为50wt%（MXene:25 wt%、f-BNNS:25 wt%）时,f-BNNS/MXene/PBI-50复合薄膜的面内和贯穿面导热系数分别达到20.9和1.25 W/（m·K）。当f-BNNS/MXene的含量为40 wt%时,复合薄膜保持最好的机械性能,f-BNNS/MXene/PBI-40复合薄膜的屈服强度和极限拉伸强度分别达到163.5MPa和177.1 MPa,与纯PBI相比,分别增加了91.2%和77.3%。2.功能化氮化硼纳米片/MXene/银纳米线/聚苯并咪唑复合薄膜的制备与研究其次,为了进一步提升复合薄膜的导热性能和机械性能,我们基于前一个工作的基础上,同样方法制备f-BNNS和MXene,再引入1D的Ag NWs来桥接f-BNNS和MXene,以此来构建高效的导热网络。通过多元醇热还原法制备出Ag NWs,然后通过溶液共混,玻璃板自然流延法制备出f-BNNS/MXene/Ag NWs/PBI复合薄膜。当f-BNNS、MXene和Ag NWs的总负载量为50.5 wt%（f-BNNS:25 wt%、MXene:25 wt%、Ag NWs:25 wt%）时,f-BNNS/MXene/Ag NWs/PBI-50/0.5复合薄膜的屈服强度和极限拉伸强度分别达到204.8 MPa和203.6 MPa。f-BNNS/MXene/Ag NWs/PBI-50/0.5复合薄膜的平面内和贯穿面导热系数分别达到31.97和2.25 W/（m·K）,比f-BNNS/MXene/PBI-50复合薄膜分别提高了52.2%和80%。3.层层自组装功能化氮化硼纳米片/MXene/功能化芳纶纳米纤维薄膜的制备与研究最后我们用尿素和h-BN熔融以及液相剥离法制备f-BNNS,通过氢氟酸（HF）选择性刻蚀剥离Ti3Al C2制备MXene,采用Kevlar纱线溶解于氢氧化钾（KOH）和二甲基亚砜（DMSO）中,获得芳纶纳米纤维（ANF）溶液,再利用磷酸和去离子水对ANF进行水解处理制备功能化的芳纶纳米纤维（f-ANF）溶液。最后采用f-BNNS为内导热层,MXene为内导电层,以f-ANF为外保护层,通过多层过滤工艺和热压工艺制备了层层自组装f-BNNS/MXene/f-ANF薄膜。当自组装膜层数达到9层时,LBL-9薄膜的平面内和贯穿面导热系数分别达到8.2和0.6 W/（m·K）,电磁屏蔽效能达到43.7 d B。
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