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背景介绍
聚酰亚胺（PI）膜具有优异的绝缘性能、力学性能、耐热性能、耐辐射性能等，广泛应用于高精密智能控制系统、5G通讯终端与基站等领域。但PI膜的本征导热系数（λ）较低，无法满足当下及未来高功率电子电气设备快速高效的导热/散热需求。在研究前期，研究团队通过调控醚键含量以及优化匹配热致型液晶聚酰亚胺预聚膜（preLC-PI）的液晶区间与固化温度制备出一种本征高导热液晶聚酰亚胺（LC-PI）膜，其室温下本征面内λ（λ∥）与面间λ（λ⊥）分别达到2.11 W/(m·K)和0.32W/(m·K)，且兼具优异的力学性能和耐热性能。进一步地，采用聚乙二醇三甲基壬基醚（TMN）对“溶剂插层-超声剥离”法制备的氟化石墨烯（GeF）进行液晶化改性（LC-GeF），再与本征导热LC-PI基体复合制备LC-GeF/LC-PI导热复合膜。当LC-GeF质量分数为15 wt%时，LC-GeF/LC-PI导热复合膜室温下的λ∥和λ⊥分别达到4.21 W/(m·K)和0.63 W/(m·K)，较本征导热LC-PI膜的λ∥和λ⊥提升了99.5%和96.9%，也高于相同GeF用量下GeF/LC-PI导热复合膜（λ∥=3.36 W/(m·K)，λ⊥=0.61 W/(m·K)），实现了本征高导热与填充导热的协同效应。
02
近期，西北工业大学化学与化工学院顾军渭教授“结构/功能高分子复合材料”（SFPC）课题组采用正性液晶分子4-氰基-4’-庚基联苯（7CB）对碳纳米管（CNT）进行表面功能化改性（LC-CNT），在交流电场作用下与本征导热LC-PI基体复合制备LC-CNT/LC-PI导热复合膜。LC-CNT在LC-PI基体中的定向排列实现了低LC-CNT用量下LC-CNT/LC-PI导热复合膜中导热通路的高效构筑。当LC-CNT质量分数为15 wt%时，LC-CNT/LC-PI导热复合膜室温下的λ∥和λ⊥分别达到4.02 W/(m·K)和0.55 W/(m·K)，较本征导热LC-PI膜的λ∥和λ⊥提升了90.5%和71.9%，也明显高于相同CNT用量下CNT/LC-PI导热复合膜（λ∥=3.12 W/(m·K)，λ⊥=0.52 W/(m·K)）。此时，LC-CNT/LC-PI导热复合膜还兼具优异的力学性能和耐热性能，其杨氏模量和耐热指数分别为2.3 GPa和297.7℃，高于本征导热LC-PI膜（2.1 GPa和262.4℃）和相同CNT用量下CNT/LC-PI导热复合膜（2.2 GPa和291.3℃）。研究成果以“Electric-Field-Induced Alignment of Functionalized Carbon Nanotubes Inside Thermally Conductive Liquid Crystalline Polyimide Composite Films”为题发表于《Angewandte Chemie International Edition》。
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