Page 36 - 《精细化工》2021年第10期

·1966· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

少。现将 BNNSs 改性聚合物基复合材料的制备方法 及其导热性能进行总结，如表 1 所示。

表 1 BNNSs 改性聚合物基复合材料的制备及导热性能
Table 1 Preparation and thermal conductivity of polymer matrix composites modified with BNNSs
填料 基材 质量分数/% 制备方法 导热率/[W/(m·K)] 参考文献
ND-BNNSs PVA 30 溶液共混 15.49 [34]
APTES-BNNSs EP 40 溶液共混 5.86 [35]
Si-BNNSs PPS 60 熔融共混 3.09 [36]
BNNSs HDPE 40 熔融共混 3.57 [44]
VTES-BNNSs PMMA 70 原位聚合 3.73 [45]
VTES-BNNSs PMMA 70 熔融共混 2.15 [45]
m-BNNSs PVDF 30 溶液共混 7.29 [46]
BNNSs PVA 30 溶液共混 18.63 [47]
BNNSs 纳米纤维素（CNF） 50 溶液共混 24.66 [48]
注：PVDF 为聚偏二氯乙烯。

由于相互作用力引起非谐振动，声子之间发生散射
4 BNNSs 改性聚合物基复合材料导热机 （图 2b，P 为模拟声子），降低了 BN 的导热率 [50] 。
理及影响导热性的因素 晶体的质量同样影响复合材料的导热性能，当晶体

结构存在晶粒错位、晶粒缺失、晶粒边界等缺陷时（图
4.1 导热机理
2c） [49] ，会加剧声子-缺陷散射（图 2b），缩短声子
当温度较低时，BN 晶格中的原子在平衡位置振
的平均自由程，影响声子的运输，导热性能下降 [51] 。
动，随着温度升高，原子振动偏离平衡位置，激发
WU 等 [52] 通过分子运动力学模拟发现，当缺陷浓度
产生的能量以波的形式向相邻原子扩散，在晶体内部 相同时，不同缺陷类型对单层 h-BN 导热率的降低
形成温度梯度（图 2a） [49] 。声子作为传递热量的载
有不同程度的影响，单空位缺陷和双空位缺陷影响
体，是量化晶格振动能量的最小单位，通过不断地
效果相似，明显强于 Stone-Wales 缺陷。
碰撞将热量从高温处向低温处传递。晶格中原子间

图 2 晶体中温度梯度示意图 [49] （a）；3 种声子散射示意图 [50] （b）；晶体中缺陷类型示意图 [49] （c）
Fig. 2 Schematic diagram of temperature gradient in the crystal [49] (a); Schematic diagram of three phonon scattering [50]
(b); Schematic diagram of defect types in the crystal [49] (c)

聚合物基体内部存在无定形和无序的链状结 向聚合物传递（图 3） [54] ，两者接触的位置存在界
构，在原子之间传递热量的过程中，原子围绕其平 面，界面的作用主要有 3 方面：连接填料和基体 [55] 、
衡位置旋转，引起聚合物链的振动，阻碍声子的扩 减轻复合材料的集中应力 [56] 、吸收和散射声波和光
散，降低了聚合物基体的导热性 [53] 。热量由 BNNSs 波等。当热量传递经过界面处时，声子在界面处发