近日，深圳大学材料学院陈大柱教授团队博士后Akbar Bashir在《Advanced Functional Materials》上发表题为“Interface-Engineered BN/MXene Composites for Anisotropic Thermal Conduction and Solid-Solid PCM Buffering”的研究论文。深圳大学材料学院博士后Akbar Bashir为论文第一作者，林正得研究员和陈大柱教授为论文通讯作者，深圳大学为第一完成单位。
随着功率密度持续提升和局部热量积聚日益加剧，高效散热已成为下一代电子器件和锂离子电池系统急需解决的关键问题。相变材料（PCMs）能够通过可逆热能存储过程缓冲瞬态热冲击，但其本征热导率较低，严重限制了实际应用。同时，传统导热填料往往难以兼顾高效热传输与电绝缘性能，导致热管理效率与介电可靠性之间长期存在权衡难题。
为突破热导率（TC）与电绝缘性能之间的限制，研究团队采用定向冷冻浇铸技术，将胺基功能化氮化硼（f-BN）纳米片与MXene纳米片复合，构筑了垂直取向的 BN/MXene 杂化框架。通过化学集成的Ti–O–C、Ti–O–N和B–N–NH₂界面键合，有效构建了连续的声子传输通道，并显著降低了界面热阻。所得复合材料在仅14 wt.% 填料含量下，实现了高达3.376 W·m⁻1·K⁻1的面外热导率，同时保持了108J·g⁻1 的潜热和 1.68×1012 Ω·cm 的高电阻率。其垂直取向层状结构赋予材料高效的各向异性热传导能力，而 MXene 则作为纳米尺度声子桥，增强了相邻BN纳米片之间的界面耦合。此外，该复合材料表现出优异的热稳定性，在经历 100 次热循环后仍可保持超过96%的潜热。器件热管理测试进一步表明，该材料具有出色的实际应用潜力，可分别将 CPU 和锂离子电池模组温度降低约10.0°C和7.6°C。
该研究提出了一种将界面工程与各向异性结构设计相结合的有效策略，实现了高热导率、电绝缘性与热能缓冲调控功能的协同提升，为下一代多功能热管理材料的设计与开发提供了重要思路。
图1 界面工程化 BN/MXene 通道赋予电绝缘复合材料各向异性热传导能力、高效热能缓冲能力以及增强的多功能性能
项目支持：国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金和深圳市基础研究重点项目
论文链接： https://doi.org/10.1002/adfm.75807
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