美国研发新型导热材料：聚合物纳米纤维导热材料

     日前，一个由佐治亚理工学院(GeorgiaTech)研究学者领导的研究小组研究宣布，其通过电解过程生产制造出了排列整齐的聚合物纳米纤维，该聚合物纳米纤维可以用作导热新材料，其导热效率比常规聚合物导热效率提高了20倍，该经过改善的聚合物纳米纤维导热材料在温度高达200摄氏度时仍具有非常高的可靠性。其中，聚合物材料的分子键通常是杂乱无章的，这降低了聚合物材料中导热声子的平均自由程，因此聚合物材料一般具有绝热特性。该全新聚合物纳米纤维导热材料在扫描电子显微镜下的结构显示金属极板衬底上生长出的聚噻吩纳米纤维呈阵列排布.

      随着目前电子期间的体积越来越小，功率越来越大，其散热问题也越来越突出。工程师们一直致力于寻找一种具有高效导热效率的新材料。为提高材料的导热效率可以通过提到材料导热率和提高接触面积来解决。BaratundeCola研发团队就采用了提高接触面积的方法，其研究发现在许多导热效果很好的材料中只有不到1%的导热材料用到了接触导热，BaratundeCola由此看到了巨大的可能，因此其决定重点研究提高导热材料接触面积的方法。

     该全新聚合物纳米纤维导热材料由共轭高分子和聚噻吩组成。该全新聚合物纳米纤维导热材料可以使聚合物分子键有序排列提高聚合物内导热声子的平均自由程，并且不会出现晶体结构易碎的特征。该材料的纳米纤维在室温情况下其导热系数可以达到4.4Wm/k。对于该材料热导效率的大幅提升研究学者表示，正是由于在电解过程中采用了具有纳米级别的电极才使得该纳米纤维材料的分子键方向统一沿纤维轴向方向。该全新聚合物纳米纤维导热材料的晶体结构生长过程是一个多步骤过程。该过程首先需要一块表面覆满小孔的氧化铝电极，而且还需要包含有单体有机前质(所谓有机前质就是原水中的腐植质和一些具有乙酰基团的低分子量有机物)的电解质。在两电极之间添加电势后，两电极上小孔位置处开始吸引单体有机前质从而形成中空的纳米纤维。电解回路中电流的大小和控制生长的时间决定了纳米纤维的长度以及壁厚，而电极上小孔的大小则决定了纳米纤维的直径。根据电极上小孔直径的大小可以得到直径为18-300纳米直径的纳米纤维。

      BaratundeCola还表示：“通过电化学聚合处理方法，我们可以使聚合物分子键规整化。而两电极又可以保证聚合物分子键避免出现晶体化重组而使材料始终保持非晶体状态。如果以晶体的定义来看，此全新聚合物纳米纤维导热材料内部结构组织属于非晶体状态，但是其内部结构有序化程度又比真正的非晶体高很多，在我们的实验样品中，其内部结构有序化达到了40%。”对此，BaratundeCola是这样表示的：“由于提高材料自身特性较为复杂，因此我决定放弃提高材料自身的导热率，从而决定研究开发一种能够切实提高导热接触面积的材料。”