摘要
目前电子设备正向着智能化、高集成化、微型化发展，这会使电子设备积累过多热量甚至引起故障。因此有效的热管理已经成为影响电子设备使用性和可靠性的关键因素，这也给广泛应用于电子封装领域的聚合物基材料带来了新的挑战。将本征导热率高的填料添加到聚合物基体中可以有效改善复合材料的导热性能，该方法简单有效，是目前研究的热点之一。 本文采用超声处理的方法制备了氮化硼纳米片（BNNSs）,对其使用不同的表面改性方法分别制备了BNNSs@Al2O3、PDA-BNNSs/Al2O3、Fe-PDA-BNNSs纳米填料。通过一系列表征测试对填料的改性效果进行评价。将上述3种填料分别加入到聚乙烯醇（PVA）基体中采用刮刀涂膜和磁场定向的方法制备了不同填料含量的定向导热复合膜。观察了复合膜的微观形貌和填料在基体中的排列状态。对复合膜的机械性能、导热率、热稳定性进行测试和分析，利用红外相机对复合膜的实际导热情况做出评价。 研究表明，3种纳米填料的改性效果明显，且与PVA基体的相容性较好，有利于填料的均匀分散和导热路径的建立。利用机械剪切力和磁场使改性填料沿面内方向平行排布，有效地提高了复合膜的面内导热率。改性填料的添加维持了复合膜良好的力学性能，也较为显著地提高了复合膜的热稳定性。红外相机的拍摄结果证实改性BNNSs/PVA复合膜具有优异的实际导热能力。对于BNNSs@Al2O3/PVA膜而言，当填料含量为30wt%时，面内导热率最高为5.641W/mK，热稳定性最高，在800℃时的剩余质量为31.86%。当填料含量为20wt%时，复合膜实际导热效果最好，在5min时复合膜表面温度降低了8.9℃。当填料含量为10wt%时，复合膜拉伸强度最高为96.23MPa。对于PDA-BNNSs/Al2O3/PVA复合膜而言，当填料含量为10wt%时，复合膜有最高的拉伸强度为101.16MPa。在填料含量为30wt%时，复合膜热稳定性最高，在800℃时的剩余质量为26.89%。对于定向的Fe-PDA-BNNSs/PVA而言，磁场定向使复合膜具有更高的面内导热率和良好的拉伸强度，当填料含量为30wt%时，定向复合膜的导热率最高为5.237W/mK，比非定向复合膜导热率高0.455W/mK，此时定向复合膜表面的实际散失温度最高，在5min时复合膜表面温度降低了10.2℃。当填料含量为10wt%时，定向复合膜拉伸强度最高为88.31MPa，是非定向膜的1.08倍。
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