Synthesis of vertically aligned and interconnected BN fiber skeleton for significantly improving thermal conductivity of PVDF

材料科学 热导率 复合材料 纤维 热传递 煅烧 传热 热的 导电体 烧结 热传导 图层(电子) 气象学 催化作用 化学 物理 热力学 生物化学
作者
Zhaowei Liu,Kang Zhao,Guoxin Xing,Dan Li,Yufei Tang
出处
期刊:Diamond and Related Materials [Elsevier BV]
卷期号:140: 110513-110513 被引量:3
标识
DOI:10.1016/j.diamond.2023.110513
摘要

Seeking efficient thermal management materials for electronic components is urgent and important. BN has high thermal conductivity and good insulating properties, making it an ideal polymer filler for improving thermal conductivity. Currently, because of the weak interaction between BN and its high melting point, it is extremely difficult to construct a BN three-dimensional skeleton by direct sintering to achieve efficient heat transfer channels. In this work, vertically aligned BN three-dimensional skeletons with fiber walls were synthesized in one step by combining the in-situ conversion of precursor fibers and directional freeze-drying technology. The precursor fibers were expelled by the directionally grown ice crystals, forming vertically aligned fiber walls. Importantly, molten B2O3 produced during air calcination made the fibers bond to each other, thus obtaining the vertically aligned and interconnected BN fiber skeleton. Benefiting from the short-path fast heat transfer and low interfacial thermal resistance of the fiber walls, the obtained vertically aligned BN skeleton exhibited obvious structural advantages, resulting in composites with a unidirectional thermal conductivity of 1.372 W/(m·K) with the filling content of 25.7 wt% and high enhancement efficiency per unit volume of 32.6 %. This approach is expected to open a new avenue for developing highly thermally conductive composites with great potential.
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