采用氮化硼制備的高強高韌層狀導熱環氧復合材料

兼具輕質、高強、高韌和高導熱的高分子復合材料，在航空航天領域具有廣泛應用前景。環氧樹脂因密度低、耐候性好和耐腐蝕等特點被廣泛用作復合材料的樹脂基體，然而低斷裂韌性和導熱系數又限制了其進一步使用。通過向樹脂基體中加入大量納米導熱粉體（如石墨烯、碳化硅、氮化硼和碳化鈦（MXene）、氮化鋁等，可以顯著提升高分子復合材料的導熱性能，但過高含量的導熱粉體在基體中很難分散均勻，導致復合材料產生缺陷，使得復合材料的力學性能下降，尤其是斷裂韌性。因此，如何獲得兼具輕質高強、高韌和高導熱的多功能高分子復合材料，一直是該領域研究的熱點和難點。

近期，北京航空航天大學程群峰教授課題組受天然貝殼珍珠層啟發（天然貝殼珍珠層具有“磚-泥”層狀結構及豐富的界面相互作用，表現出優異的彎曲強度和斷裂韌性），提出采用仿生策略，將少量氮化硼納米片組裝成層狀骨架并結合表面修飾來制備輕質、高強、高韌及高導熱的復合材料。制備的仿生層狀氮化硼/環氧樹脂體納米復合材料，表現出低密度、高強度、高斷裂韌性和高導熱系數【0.47 W/（m·K）】，優于許多傳統高分子材料、金屬及其合金材料，以及仿生層狀高分子復合材料，在航空航天領域具有潛在的應用價值。研究成果以“Strong, tough, and thermally conductive nacre-inspired boron nitride nanosheet/epoxy layered nanocomposites”為題發表于《Nano Research》。