DOI: 10.1016/j.coco.2021.101036

随着电子器件集成度和功率密度的不断提高，人们对于符合热管理应用的高导热且电绝缘的聚合物复合材料的需求也在不断增长。在此，研究者通过静电纺丝技术制备了一种由聚乙烯醇（PVA）和氧化铝（Al2O3）组成的“珍珠项链状”复合薄膜，该复合薄膜具有增强的导热性、优异的电绝缘性和出色的柔性。Al2O3负载量为65wt%的PVA/Al2O3复合薄膜的面内热导率达到31.69W/m/K。同时，该复合薄膜仍保持高度电绝缘性（体积电阻率为1.94×1011Ω·cm），在加热和冷却循环前后的宽温度范围内显示出优异的稳定性。该研究为制备具有高导热性和优异电绝缘性的聚合物复合材料以实现对现代电子设备的热管理提供了一条实用的途径。

图1.PVA/Al2O3复合纤维的制备。（a）PVA/Al2O3复合薄膜的制备过程示意图以及（b）PVA与Al2O3分子之间的氢键示意图。

图2.氧化铝粉的物理性质。（a）Al2O3粉末的SEM图像；（b）Al2O3粉末的TEM图像，插图是相应的电子衍射图；（c）Al2O3粉末的粒度分布；（d）水和Al2O3/水悬浮液的照片；（e）Al2O3粉末的XRD谱。

图3.复合纤维的形态和元素表征。（a和a'）纯PVA薄膜以及含有50wt%（b和b'）、55wt%（c和c'）、60wt%（d和d'）、65wt%（e和e'）Al2O3填料的PVA/Al2O3复合薄膜的SEM图像；（f和g）含65wt%Al2O3的PVA/Al2O3纤维的TEM图像；（h，i和j）含有65wt%填料的PVA/Al2O3复合薄膜的元素映射图像。

图4.复合薄膜的热传输性能。（a）不同Al2O3含量的复合薄膜沿平面方向和（b）厚度方向的热扩散率和热导率；（c）复合薄膜的导热增强图；在25-100℃范围内，65wt%Al2O3负载下复合膜沿（d）平面方向和（e）厚度方向的热扩散率和热导率；（f）循环加热和冷却后，65%Al2O3负载复合薄膜沿平面方向和厚度方向的热扩散率和热导率；（g）纯PVA和65wt%Al2O3负载复合薄膜的红外图像；（h）和（i）复合薄膜中热流的面内传递图。

图5.复合薄膜的热物理、机械和电学性能。（a）复合薄膜的TGA和（b）DSC曲线；（c）复合薄膜的拉伸强度；（d）填料含量为65wt%的PVA/Al2O3复合薄膜的良好机械强度、可折叠性以及易成型特性；（e）复合膜的体积电阻率。