電子設備越來越小型化和高度集成，由于5G通信技術的部署和持續(xù)發(fā)展，這一趨勢加快了。尤其更迫切地需要具有諸如散熱、阻燃以及電磁屏蔽性能的聚合物復合材料。電子元件在運行過程中會產(chǎn)生熱量，這會降低附近設備的性能，并可能造成嚴重的火災隱患。同時，電磁波會影響電子元件在操作過程中的性能并產(chǎn)生噪聲污染。為了設計具有高效熱管理、良好阻燃性和電磁兼容性（EMC）的電子設備，迫切需要多功能納米復合材料。這些材料應具有高導熱性和阻燃性，并且能夠提供良好的電磁屏蔽（EMI）效果。最近通過使用各種高導熱性填料開發(fā)了具有優(yōu)異的導熱性的各種聚合物。這些填料包括氮化硼（BN）、石墨烯、Ti3C2Tx（MXene）、碳纖維、和碳化硅納米線。
2024年2月12號，中科院廣州化學研究所卞福萍博士、林樹東研究員在Advanced Science在線發(fā)表了題為“Facile Construction of Chestnut-Like Structural Fireproof PDMS/Mxene@BN for Advanced Thermal Management and Electromagnetic Shielding Applications”的研究論文。該研究使用了一種簡單而綠色的球磨剪切法來制備多功能復合填料麥克烯@氮化硼（MXene@BN）。MXene@BN被構(gòu)建并摻入到聚二甲基硅氧烷（PDMS）中，用于同時實現(xiàn)了復合薄膜優(yōu)異的導熱性、阻燃性以及電磁屏蔽性能。與已報道的工作相比，構(gòu)建的獨特板栗結(jié)構(gòu)不僅賦予了復合材料雙層阻燃和電磁屏蔽保護，而且構(gòu)建了有序的導熱通路，實現(xiàn)了復合材料的性能多功能化。這項工作為制備具有優(yōu)異阻燃性和導熱性以及EMI屏蔽的高性能復合材料提供了一種科學而有趣的仿生方法，在電子器件封裝領域具有廣闊的應用前景。PDMS/MXene@BN 2.4薄膜表現(xiàn)出優(yōu)異的阻燃性能，SPR為0.04 m2 s?1，TSP為3.51 m2，與未改性PDMS的SPR和TSP值相比，這兩個指標分別顯著降低了63.20%和63.50%。這是由于復合材料被兩層類似于栗子外殼所包裹，MXene和NB共同充當導熱層和屏障，保護易燃的PDMS免受外部火焰的影響。實驗裝置的表面溫度曲線和紅外熱圖像如圖所示。PDMS/MXene@BN薄膜的表面溫度比PDMS薄膜的表面溫度上升得更快。對于PDMS薄膜和PDMS/MXene@BN薄膜，在LED燈開啟后的20 s內(nèi)，表面溫度分別升至47.5 ℃和58.0 ℃，而LED燈的表面溫度在20 s內(nèi)升至43.2 ℃。因此，這些發(fā)現(xiàn)表明，PDMS/MXene@BN 薄膜的導熱性顯著優(yōu)于PDMS薄膜。研究結(jié)果表明，PDMS/MXene@BN2.4復合薄膜具有高導熱性（0.59 Wm-1K?1）。PDMS/MXene@BN2.4薄膜在8.5 GHz時的電磁屏蔽值達到26.3 dB，達到了工業(yè)使用級別。
