具有类金属热导率的纳米结构聚合物薄膜
材料科学
2017-08-23 v1
摘要
热导聚合物具有重要的基础研究意义，并可用于热管理应用。最近的研究表明，拉伸聚合物可以实现高热导率。然而，热导聚合物中的热传输机制尚未得到阐明。在此，我们报告了一种可规模化制备聚乙烯薄膜的方法，其热导率高达 62 W/m-K。所达到的热导率比典型聚合物（~0.1 W/m-K）高两个数量级以上，并超过了许多用作传统导热体的金属和陶瓷。我们进行了细致的结构研究，揭示该薄膜由包含结晶区和非晶区的纳米纤维组成。与传统认知相反，我们揭示了非晶形貌在实现如此高热导率中的重要性，而非仅仅源于结晶度和微晶取向的增强。非晶相达到了约 16 W/m-K 的极高热导率。尽管如此，我们发现该非晶相的存在是主导因素，因为薄膜的热导率仍远低于体块单晶聚乙烯的预测值（237 K/m-K）。这项工作为热导聚合物的合理设计与合成奠定了基础，并为先进热管理开辟了新机遇，特别是在需要柔性、轻质、化学惰性及电绝缘导热体的场合。
引用
@article{arxiv.1708.06416,
title = {Nanostructured Polymer Films with Metal-like Thermal Conductivity},
author = {Yanfei Xu and Daniel Kraemer and Bai Song and Zhang Jiang and Jiawei Zhou and James Loomis and Jianjian Wang and Mingda Li and Hadi Ghasemi and Xiaopeng Huang and Xiaobo Li and Gang Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.06416},
year = {2017}
}