近年来，微电子技术的飞速发展对热管理材料提出了迫切的需求，以解决其“过热”问题。聚合物纳米复合材料是很有前途的候选材料，但往往存在无法大规模生产、成本高、机械稳定性差、甚至可燃性差等问题。因此，需要可扩展地制造低成本、坚固耐用的高导热和阻燃的聚合物纳米复合材料，以确保安全和高效的热管理。

基于此，同济大学王正洲研究员，南昆士兰大学Pingan Song报道了展示了一种利用功能化的石墨烯纳米片（GNPs）和聚乙烯醇（PVA）多层复合膜通过LBL组装来制备大规模的类珍珠层的高度各向异性的热管理纳米复合膜。珠心状的层次化结构使制备的PVA/GNPs纳米复合材料具有259 MPa的高拉伸强度和7.20 GPa的弹性模量。

文章要点

1）研究人员首先通过高能球磨在水介质中合成并剥离了功能化的GNPs，即PPA@GNPs，其中PPA分子可以通过π-π堆积作用附着在GNPs表面。在PPA@GNPs-PVA基板(第一层)干燥后，将GNPs水溶液浇铸到表面，然后使用刀片涂层浇铸另一层PPA@GNPs-PVA溶液，从而导致第一次LBL循环。重复LBL镀膜5次，即可制得P@G-PVA/G多层纳米复合薄膜。

2）研究发现，多层结构中水平排列的GNPs层为声子在面内的传播提供了超快的导热通道，而阻止了垂直导热路径，所制备的PVA/GNPs纳米复合薄膜获得了82.4 W m^-1 K^-1的超高面内导热系数，作为散热材料，其具有优异的散热能力，可以冷却大功率电子产品（如智能手机、发光二极管(LED)芯片）。

3）苯基膦酸（PPA）的存在使纳米复合膜具有自熄性，保证了其热管理的安全运行。

这项工作开辟了一种通用、经济但有效的方法来制备高性能的珠状多层复合材料，包括用于5G应用的先进聚合物热管理材料。

参考文献

Qiang Chen, et al, Scalable, Robust, Low-Cost, and Highly Thermally Conductive Anisotropic Nanocomposite Films for Safe and Efficient Thermal Management, Adv. Funct. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adfm.202110782

https://doi.org/10.1002/adfm.202110782