1. 成功制备了一种具有芯-鞘结构和高取向氮化硼网络结构的相变纳米复合材料(PCN)。

2. 该PCN兼具超高的面内导热系数(28.3 W m⁻¹ K⁻¹)和良好的柔性以及较高相变焓(101 J g⁻¹)。

采用同轴静电纺丝、静电喷涂和热压法相结合的策略，制备具有芯-鞘结构的高导热柔性相变纳米复合材料(PEG@TPU/BNNS-es)。如图1所示，通过同轴静电纺丝将含BNNS的鞘层聚合物TPU和相变组分PEG构筑成芯-鞘结构(PEG@TPU/BNNS)；然后在PEG@TPU/BNNS表面静电喷涂BNNS，经热压后得到PEG@TPU/BNNS-es。

图2. (a)PEG@TPU纤维的SEM图；(b，c)不同芯-鞘组分质量比的PEG@TPU纤维的TEM图；(d，e)PEG@TPU纤维分别在25和65℃时的AFM图以及(f)相对应的AFM数据；PEG@TPU/BNNS纤维的(g)SEM图和(h)TEM图；(i，j)PEG@TPU/BNNS-es纤维膜的SEM图；PEG@TPU/BNNS-es相变复合薄膜的(k)截面和(l)表面的SEM图。

II PCN的热物理性能表征

图3. 不同材料的(a)升温与(b)降温过程的DSC曲线；(c)PEG@TPU/BNNS-es复合材料的潜热随升温-降温循环次数的变化趋势以及复合材料经1次、10次和50次升-降温循环后的DSC曲线；(d)不同BNNS含量的相变复合材料的面内导热系数；(e)BNNS含量为32wt%的PEG@ TPU/BNNS-es相变复合材料与其他文献中报道的相变复合材料(填料含量< 40 wt%)导热系数的比较；(f)PEG@ TPU/BNNS-es相变复合材料与其他文献中报道的相变复合材料的导热系数和相变焓的比较。

III PCN的力学性能和阻燃性能表征

图4. (a)不同BNNS含量的相变复合材料的应力-应变曲线；(b)PEG@TPU/BNNS-es复合材料在卷曲、折叠和打结条件下(上)以及变形恢复前后(下)的光学照片；(c)PEG@TPU/BNNS-es复合材料与其他文献报道的柔性PCN的热导率与断裂伸长率的比较；(d)不同材料在酒精灯火焰上燃烧的光学照片；(e)不同材料的点燃时间。

IV PCN薄膜在5G基站中的应用

图5. (a)芯片上集成了热界面材料的5G基站示意图；(b)5G基站内部正面和背面照片，区域1-3分别为主芯片、时钟芯片以及射频芯片所在区域；(c)集成了商用TIM和PCN薄膜的5G基站运行过程中的热红外照片；集成了商用TIM和PCN薄膜的5G基站运行过程中(d)区域1、(e)区域2和(f)区域3的温度变化曲线。

V PCN在热电发电机中的应用

将PCN置于热电发电机(TEG)的冷端，用于散热，进而提高冷-热端温度差，从而提升TEG的发电效率(图6a-e)。与暴露在空气中(未作其他散热处理)的TEG相比，加载PCN的TEG表现出更高的输出电流、输出电压和输出功率，当加热温度为70℃时，后者输出电流、输出电压和输出功率分别提高30.5%、50.2%和100%。结果表明PCN在热电发电中具有良好的热管理性能。特别地，由于该PCN具有超高的热导率，优异的柔性以及较高的相变焓，将其集成在TEG中，可为户外活动提供应急电源，如野营旅行和科学考察等。