DOI: 10.1021/acsami.3c04799

随着小型化、大功率便携式电子产品的快速发展，不良的热量积累会降低电子设备的性能，甚至引发火灾。因此，获得兼具高导热性和阻燃性的多功能热界面材料仍然是一个挑战。本文首次开发了一种带有阻燃官能团的ILC（离子液晶）包覆氮化硼纳米片（BNNS）。由这种ILC包覆BNNS、芳族聚酰胺纳米纤维和聚乙烯醇基体通过定向冷冻干燥和机械压制制成的高平面内取向结构气凝胶薄膜表现出较强的各向异性热导率（λ//为17.7W/m/K，λ⊥为0.98W/m/K）。此外，由于ILC包覆BNNS的物理阻隔作用和催化碳化作用，高取向的IBAP气凝胶薄膜具有优异的阻燃性（峰值放热率=44.5kW/m2，放热率=0.8MJ/m2）。同时，即使在酸性和碱性等恶劣环境中，IBAP气凝胶薄膜也表现出良好的柔韧性和机械性能。此外，IBAP气凝胶薄膜还可以用作石蜡相变复合材料的基底。ILC包覆BNNS为生产具有高导热性的阻燃聚合物复合材料用作现代电子设备的TIMs（热界面材料）提供了一种实用的方法。

图1.（a）ILC-BNNS的制备过程示意图。（b）ILC包覆BNNS的化学反应机理。

图2.（a,b）剥离的ILC-BNNS的TEM和HR-TEM。（c,d）h-BN和ILC-BNNS的XRD和FTIR光谱。（e,f）B1s和N1s的高分辨率XPS分析。

图3.（a）IBAP气凝胶薄膜的制备示意图。（b）IBAP气凝胶的SEM图像和宏观照片。（c,d）IBAP气凝胶膜的截面图SEM图像和宏观照片。

图4.（a）BNNS、ANF、ANF/PVA和IBAP气凝胶薄膜的XRD光谱和（b,c）FTIR光谱。ANF、ANF/PVA和IBAP气凝胶薄膜的（d）C1s和（e）N1s XPS光谱。（f）IBAP气凝胶薄膜的B1s XPS光谱。

图5.（a）IBAP气凝胶薄膜的机械强度和可折叠性。（b）具有不同BNNS含量的IBAP气凝胶薄膜的应力-应变曲线。（c）具有不同BNNS含量的IBAP气凝胶薄膜的拉伸强度和断裂伸长率。（d）IBAP-50气凝胶薄膜在恶劣环境中的拉伸强度。

图6.（a）ANF、ANF/PVA和IBAP气凝胶薄膜在燃烧过程中的照片。（b）由锥形量热计获得的ANF、ANF/PVA和IBAP气凝胶薄膜的HRR和（c）THR曲线。（d）ANF、ANF/PVA和IBAP-70气凝胶薄膜在N2下的TGA曲线。

图7.（a）陶瓷加热板（1.5×1.5cm）热管理的工作温度与时间。（b）具有不同BNNS含量的IBAP气凝胶薄膜的热导率（c）和各向异性因子。（d）不同温度下IBAP-70气凝胶薄膜的λ//和λ⊥。

图8.（a,b）IBAP石蜡复合膜的截面图SEM图像。（c）IBAP石蜡复合膜在热板上的红外图像和温度-时间曲线。（d1-5）使用5G信号工作的智能5G手机的背面照片和红外图像。