研究
随着5G时代的发展,电子器件领域的热管理问题日发严峻。氮化硼(BN)是一类高热导率(TC)、高绝缘的导热填料,广泛应用于热管理领域,包括六方氮化硼(h-BN)、氮化硼纳米片(BNNS)和氮化硼纳米管(BNNT)。然而,BN表面呈化学惰性,其与基体或其他填料间亲和力低、声子谱失配等,导致了填料与基体/填料间存在明显的界面热阻,限制了复合材料TC的提升,难以满足使用要求。因此,如何调控界面热阻、设计BN/聚合物导热复合材料的热传导界面,并提高复合材料的导热能力是当前亟待解决的难题。研究者分别从理论模拟与实验验证两个角度对热流在界面传导的差异及其原因进行探索。在理论研究中,将分子动力学(MD)模拟及有限元模拟(FEA)等方法结合有效介质模型及其优化模型、Foygel模型等能够对界面热阻(ITR)进行深入的理论模拟与分析;其中,影响界面热阻的关键参数包括BN含量、尺寸及晶体状态、BN的分布形貌等。在实验设计中,为了改善填料与基体间界面热阻,首先对BN表面共价键改性或表面包覆,随后结合聚合物种类设计相应的官能团来改善BN与聚合物的界面作用力;其中BN表面的共价键改性对BN本身晶体结构有一定的破坏,表面包覆则能够较好地保持BN结构。为了改善填料与填料间界面热阻,研究者常采用BN的定向排列、桥接、构建3D导热网络结构等策略来改善填料间的接触,其中BN的定向排列法充分利用BN的各向异性、增大填料间的有效接触面积,能够显著提升复合材料某一方向的TC;桥接法是将彼此分离的BN相互连接,通过在基体中形成异质结构来构建更为完善的导热路径;构建3D导热网络结构的方法近年来已被广泛研究,其能够创建长程连续的导热路径,具体方法包括冰模板法、盐模板、发泡策略、构建凝胶网络和两相/三相隔离结构等。综合目前研究进展,本文首先归纳了计算BN/聚合物界面热阻的模型及相关模拟的进展,并从填料与基体及填料与填料间的界面热阻两个角度,分别总结了改善聚合物/BN导热复合材料界面热阻的策略,对比了各种方法对复合材料导热性能的改善效果,并展望了低界面热阻与高导热复合材料的发展趋势。...
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金属钽具有优异的生物相容性、耐腐蚀性和骨整合能力,是具有广阔发展前景的生物医用骨科材料。通过增材制造技术(AdditiveManufacturing,AM)制备的多孔钽具有精确和个性化控制的表面成分、拓扑结构、力学性能,极大地满足了不同骨缺损临床患者的需求,适合作为承重部位的骨缺损修复材料。然而,AM多孔钽仍具有表面惰性强、骨整合能力有限、无生物活性等缺陷。分别从表面改性方法和拓扑结构优化两个角度介绍了AM多孔钽骨修复材料功能化的研究进展。概述了几种典型的表面改性方法,并分析总结了其优缺点,高成本、难加工、表面惰性是限制AM多孔钽用于表面改性的主要原因。此外,拓扑结构优化也是实现多孔钽功能化的有效途径,合适的孔隙结构不仅赋予植入体与宿主骨相匹配的力学性能,同时有利于AM多孔钽与宿主建立有效的骨整合。综述了近年来AM多孔钽拓扑结构优化的研究进展,总结了孔隙率、孔径、孔隙几何形状对多孔钽力学及生物学功能的影响。最后,对AM多孔钽骨修复材料的功能化发展及临床应用提出了展望。...
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作为一种先进的高温结构及功能材料,高效传热和高温耐热相结合对纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(silicon carbide matrix composites,SiC CMC)在热管理领域(thermal management,TM)中的应用至关重要。常见的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料,如碳纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(Cf/SiC或Cf/C-SiC)、碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiCf/SiC)等,增强纤维的石墨化程度较低,难以形成有效的热输运网络。本文综述了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料制备及高导热性能等方面的最新研究进展。可通过引入高导热相、优化界面结构、粗粒化碳化硅晶体、设计预制体结构等方式提高纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的热输运能力。此外,展望了纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料发展趋势,即综合考虑影响高导热碳化硅陶瓷基复合材料性能要素,灵活运用复合材料结构与性能的构效关系,以期制备尺寸稳定、性能优异的纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料。...
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锑selenosulfide (Sb2 (Se), 3)薄膜太阳能电池已成为一个研究热点,近年来由于其制备方法简单、丰富的原材料,毒性低、性能稳定等。他们的功率转换效率超过10%,显示潜在的工业化。研究关注Sb2(年代,Se) 3太阳能电池是改善吸收层的质量,优化器件结构。首先,Sb2的主流发展过程(年代,Se) 3薄膜是系统地介绍。其次,每个功能层和梯度的选择Sb2能带结构(年代,Se) 3太阳能电池进行了分析。最后,大规模制备Sb2(年代,Se) 3太阳能电池及其应用潜力antimony-based多结太阳能电池进一步展望了为促进产业化提供一个可行的参考Sb2(年代,Se) 3太阳能电池。...
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