聚合物和聚合物复合材料由于其功能多样、重量轻、成本低和出色的化学稳定性等特点,而广泛应用于各种材料与器件中。但是,聚合物的导热系数通常很低,在0.1 W/m K到0.6 W/m K之间,低的热传导效率可能限制了它们在某些工业领域的应用;例如,聚合物的低热传导效率很有可能使其成为制造聚合物基板和柔性电子材料产品的主要技术屏障之一。但是,如果它们能够被设计制造出一种具有高热传导效率的新型聚合物,则它们可以被设计成结构紧凑、重量轻、耐受热腐蚀、易于塑料加工和使用低成本的新型聚合物塑料散热器和聚合物热交换器,这反过来又认为可用于促进其在电子、航空和再生能源等现代工业应用领域的快速发展。因此,提高聚合物复合材料的导热效率具有重要的科学意义。本文通过分子动力学(MD)方法研究了降低界面热阻三种方式:(1)通过化学基团对石墨烯进行改性。研究了石墨烯/尼龙56纳米复合材料在不同化学基团改性、改性密度对复合材料界面热阻的影响。研究结果表明:化学基团改性能够降低石墨烯/尼龙56复合材料的界面热阻,能够与尼龙56基体形成氢键的化学基团降低界面热阻的效果更好。这是因为形成的氢键降低了界面热阻。(2)通过接枝聚合物链对石墨烯进行改性。在石墨烯表面接枝聚合物链,研究接枝链的类型、接枝链长度和接枝密度对石墨烯/尼龙56纳米复合材料界面热阻的影响。研究结果表明:接枝密度越大,接枝链越长降低界面热阻的效果越好;能够与基体形成强相互作用的接枝链PVA降低界面热阻的效果更好。(3)通过氢键吸附在石墨烯表面形成共轭结构降低复合材料的界面热阻。设计了尼龙4与尼龙56的嵌段共聚物(PA4-b-PA56)作为界面改性剂,通过调节尼龙4吸附在改性石墨烯表面的比例观察界面热阻的变化。结果表明:尼龙4吸附在改性石墨烯表面的比例越大,复合材料的界面热阻越小。