近日，东京大学和产业技术综合研究所（产综研）联合宣布，他们将65%wt氮化硼（BN）导热粉体/导热填料/导热剂与环状高分子聚轮烷（PR）复合而成的片材，其导热性能达到了惊人的11W/（m·K）。

PR是一种由聚乙二醇直链高分子与环糊精环状分子构成的“超分子”橡胶，其独特的交联结构赋予其高延展性和抗撕裂性。研究团队通过水中等离子体处理，在PR表面引入羟基等官能团，实现了填料的均匀分散。六方氮化硼（BN）作为高导热电气绝缘导热粉体/导热填料/导热剂，其板状单晶结构在特定方向上展现卓越导热性，在20℃时具有392W/（m·K）的高热导率。为最大化导热效率，需确保BN板面在橡胶中定向排列。

然而，当将表面改性后的氮化硼导热粉体/导热填料/导热剂在高分子材料中进行定向时，传统的“正弦波交流电场”由于电场强度不足和长时间施加时产生的介电加热会促进溶液的凝胶化，导致无法充分定向。本研究创新采用脉冲交流电场，并改进了电极配置，将电场强度提高到传统方法的50倍，有效抑制凝胶化，成功在65%wt高浓度下实现BN定向。结果显示，该复合片材在厚度方向上导热率高达11W/（m·K），媲美金属，同时保持橡胶级低杨氏模量（58MPa）和优异电气绝缘性（体积电阻率1.9×10¹¹Ω·cm），为多个领域提供了高效导热绝缘解决方案。

详细内容刊登在《Composites Part A: Applied Science and Manufacturing》上。