六方氮化硼：迈向高导热率、轻量化和低成本的导热复合材料

发布时间：2026-01-14

在电子信息时代，高性能导热材料的需求日益增长。作为给企业提供功能性粉体导热解决方案，我们面临的挑战是在保持性能的同时，还要追求更轻的重量和更低的成本。导热复合材料，特别是含有六方氮化硼（hBN）的复合材料，成为了我们研究的热点。
导热复合材料的“不可能三角”
经济学中有“不可能三角”理论，而在材料科学中，我们也面临类似的问题：在技术路线不变的情况下，要同时实现“更高的导热率”、“更轻的重量（密度）”和“更低的成本”几乎是不可能的。通常，我们只能追求其中的两个目标。
六方氮化硼的优势与挑战

六方氮化硼作为一种新型导热填料，具有低密度和高热导率的特性，同时还有优异的电绝缘性能。这使得它在电子元件导热领域具有重要应用。然而，由于其高性能粉体的制备和应用技术尚不成熟，六方氮化硼的成本较高，这成为了我们降低导热复合材料成本的关键难题。

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低填充量策略
在传统制备工艺中，我们通常需要将六方氮化硼随机分布在基体中。理论上，填充量越高，导热性能越好，但这也会带来成本上升和材料性能下降的问题。因此，如何在低填充量的情况下保持高导热率，成为了我们研究的重点。
优化热传导通道
六方氮化硼的层状结构使其具有各向异性，这为我们建立高效热通道提供了条件。我们可以通过加工过程中的剪切力或拉伸力，或者利用电场或磁场等外力，使导热填料在复合材料内部发生取向，从而优化热传导通道。
3D网络结构与杂化填料
构建3D网络结构可以形成连续的导热通路，降低界面热阻，提高导热性能。此外，通过添加不同种类、形状和尺寸的导热填料，我们可以增加填料密度，利用填料间的协同作用，在降低添加量的情况下，获得具有优良导热性能的复合材料。
双逾渗结构
通过特殊制备工艺，我们可以在由两种不同聚合物共混形成的基体中，使导热填料选择性地分布在其中一种连续相中。这种双逾渗结构可以在相同填料添加量下，获得更高的导热系数。

参考来源：
[1]柯雪等，氮化硼功能化改性高分子导热复合材料的制备及性能研究进展
[2]陈汪菲，功能化氮化硼导热复合材料的制备及性能研究

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