随着电子元件的不断小型化和集成化，解决散热问题已成为电子产品封装设计的巨大挑战。热界面材料（TIM）对于降低接触热阻至关重要。此外，生物和可再生材料成为TIM的未来趋势，并已成为研究热点聚乙烯醇（PVA）薄膜尽管具有生物相容性和可再生性，但固有导热性较差。增强PVA的导热性需要添加导热填料（导热剂）。添加聚多巴胺改性氮化硼纳米片、氮化碳纳米片、氟化石墨烯纳米片（FGN）和氟化石墨烯（FG）等填料，显著提高了PVA薄膜的导热系数。然而，在复合材料中过量使用填料会导致聚集、加工性能下降、机械性能变弱以及成本增加。当然，PVA作为填料也可以提高其他聚合物的导热系数。采用静电纺丝技术制备聚氨基酸/PVA纤维，通过高温处理法制备具有连续原纤维碳网络的高导热系数热管理复合材料。尽管取得了这些进展，但现有的方法仍面临填料团聚、高热阻、制备复杂和稳定性问题等限制。

Ti₃C₂Tx MXene 因其独特的层状结构和可调性而具有出色的热导率，已成为TIM的有前途的填料。然而，可以通过插层或表面改性来调整层间间距，以优化特定应用的热导率。PVA/Ti₃C₂Tx MXene复合材料的热导率达到106.8W/(m·K)。Chen等人还证明了在0.8%的低Ti₃C₂TxTx MXene含量下，FGN/PVA/Ti₃C₂Tx MXene复合材料的热导率达到122.5W/(m·K)。与Ti₃C₂Tx MXene相比，低热导率的纳米SiO₂经3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性后可增强分散性，是一种颇具吸引力的填料。SiO₂纳米粒子在Ti₃C₂Tx MXene上的原位生长有望用作羧甲基化纤维素纳米原纤维的填料。得益于强氢键相互作用，SiO₂@MXene导热填料能够均匀分散、减少团聚，这对于提供快速导热通道至关重要。但该方法面临着制备复杂性等巨大挑战。然而，该方法在其他高导热系数薄膜中的应用尚未见文献报道。此外，SiO₂/Ti₃C₂Tx MXene改性PVA的力学性能和热导率尚未见研究。纳米粒子的团聚和高热阻问题是今后的工作中需要解决的问题。

为了解决这些问题，利用KH550对纳米SiO₂粒子进行改性，使其分布均匀，并采用静电自组装法将纳米SiO2粒子沉积到Ti₃C₂Tx MXene表面。改性抑制了Ti₃C₂Tx MXene的堆积，降低了界面热阻。利用不同的方法研究了混合填料在PVA基质中的分散和相互作用。本工作制备了改性SiO₂/Ti₃C₂Tx MXene/PVA（mSTP）薄膜。mSTP薄膜的平面内和平面外热导率分别为2.11W/(m·K)和0.58W/(m·K)。mSTP薄膜的拉伸强度和断裂伸长率分别提高了183%和115%。具有环保、可重复、工艺条件温和等优点。这种改性对于构建有效的导热网络至关重要，尤其是与其他高导热材料结合时，因为它有助于形成复杂的微结构，从而增强整体传热。这种方法促进了强的分子间相互作用，降低了接触电阻，并保持了填料的晶体结构，从而确保了最佳的热性能。它在低填料浓度下显著提高了PVA的导热系数。这一结果为高性能热管理材料的进步提供了一种新途径，这对于提高电子设备的热效率和促进相关产业的可持续发展至关重要。研究成果以《Excellent mechanical and thermal conductivity performance of polyvinyl alcohol film doped SiO2@Ti3C2Tx MXene via electrostatic nano-particle assembly》发表在《Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects》，作者是：张雅玲、程国军、唐中峰、金琪、丁国新、万祥龙

项目由由国家市场监督管理总局科技计划项目（2022MK205）、安徽科技大学安徽省现代煤炭加工技术研究所开放研究基金项目（MTY202301）和基础计划技术领域强化基金项目（2021-JCJQ-JJ-0128）资助。

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