日前，上海交通大學化學化工學院江平開教授研究團隊在導熱絕緣聚合物材料領域取得重要進展，相關成果以“Cellulose Nanofiber Supported 3D Interconnected BN Nanosheets for Epoxy Nanocomposites with Ultrahigh Thermal Management Capability”為題，在國際著名材料期刊《Advanced Functional Materials》上發(fā)表。江平開教授團隊多年來致力于導熱絕緣材料的應用基礎研究，這是2013年以來該團隊第二次在《Advanced Functional Materials》發(fā)表導熱絕緣領域的論文。該工作得到了國家科技部重點基礎研究發(fā)展計劃（No.2014CB239503）、國家自然科學基金項目（Nos.51522703，51477096，51277117)及上海市浦江人才計劃（PJ14D018）的資助。        

絕緣材料是電力設備及電子器件不可或缺的基本組成部分，相當程度上決定了電力設備及電子器件的技術水平。當前，電力設備與電子器件朝著集成化、高功率化等方向發(fā)展，運行、工作過程中易產生大量熱量，這些熱量如不能通過絕緣高效傳遞出去會嚴重影響工作可靠性和使用壽命。聚合物在電力設備及電子器件中被廣泛用作絕緣材料，但大部分聚合物材料導熱系數(shù)低，嚴重制約了熱管理能力的提升。傳統(tǒng)增強導熱系數(shù)、提高熱管理能力的方法是在聚合物中添加大量無機導熱填料，但在滿足高熱管理能力的同時會犧牲聚合物材料的絕緣性能、機械性能及加工性能。因此，在低填充下實現(xiàn)高效的熱管理能力是導熱絕緣材料研究中的一大挑戰(zhàn)。   

基于此，該研究團隊提出利用氮化硼納米片（BNNS）構筑三維導熱結構的方法增強聚合物材料的導熱系數(shù)。首先使用纖維素納米纖維作為支持模板，通過溶膠凝膠法與真空冷凍干燥技術制備三維互聯(lián)的氮化硼納米片氣凝膠，然后澆注環(huán)氧樹脂獲得得到納米復合絕緣材料。測試結果顯示，該材料在低氮化硼納米片含量（僅9.6 vol%）下，導熱系數(shù)可提高約14倍，刷新了聚合物絕緣材料的導熱增強效率記錄。重要的是，這一納米復合絕緣材料還保持了環(huán)氧樹脂的優(yōu)異絕緣性能，體積電阻率達1015 ? cm。紅外熱像儀觀察到該納米復合絕緣材料具有比常規(guī)納米復合材料快的多熱響應速率，說明在熱管理方面具有很好的應用前景。