仿植物茎状层级结构石墨烯-液态金属/环氧树脂复合材料的制备

环氧树脂具有优良的耐化学腐蚀性、电绝缘性和成本低廉的特点,可广泛应用于电子封装行业。然而,环氧树脂的本征低热导率(约0.2 W·m^(-1)·K^(-1))限制了其在热管理中的应用。在环氧树脂基体中加入高导热填料并形成有序结构是提高环氧树脂基复合材料热导率的有效方法。通过3D打印和定向冷冻制备了一种具有仿植物茎状层级结构的石墨烯-液态金属/环氧树脂复合材料。该复合材料在垂直方向上(40%总填料质量分数)表现出5.56 W·m^(-1)·K^(-1)的热导率,即约2.47倍于相同含量下的石墨烯-液态金属/环氧树脂共混复合材料。这种优异的导热性能可归因于沿石墨烯富集分层相的各向异性的茎状导热路径的形成和液态金属与环氧树脂间相容性的提高。同时,其独特的结构使该仿生复合材料保持了优异的机械性能。与纯光敏树脂骨架相比,该仿生复合材料在横向和纵向两个方向的抗压强度分别提高了192%和240%。因此,该石墨烯-液态金属/环氧树脂复合材料可作为热界面材料的最佳选择应用于电子工业。