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High-Loading Boron Nitride-Based Bio-Inspired Paper with Plastic-like Ductility and Metal-like Thermal Conductivity.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-03-04 , DOI: 10.1021/acsami.9b21753 Yunjing Wang 1 , Shuang Xia 2 , Guang Xiao 1 , Jiangtao Di 3 , Jianfeng Wang 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-03-04 , DOI: 10.1021/acsami.9b21753 Yunjing Wang 1 , Shuang Xia 2 , Guang Xiao 1 , Jiangtao Di 3 , Jianfeng Wang 1
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Although desirable in next-generation flexible electronics, fabricating hybrid film materials with excellent integration of mechanical and thermally conductive yet electrically insulating properties is still a challenge. In mollusk nacre, a small volume of the chitin nanofiber framework hosts 95 vol % CaCO3 microplatelets, enabling the high-loading natural composites to exhibit a ductile deformation behavior. Inspired by this, we fabricate a large-area, boron nitride-based bio-inspired paper using a facile sol-gel-film conversion approach, in which BN microplatelets with a loading of 40-80 wt % are embedded into a 3D poly(p-phenylene benzobisoxazole) nanofiber framework. Because of the vital role of the 3D nanofiber framework, the BN-based paper exhibits plastic-like ductility (38-80%), ultrahigh toughness (10-100 MJ m-3), and good folding endurance. The high-loading BN platelets form an oriented, percolative network and endow the paper with outstanding in-plane thermal conductivity (77.1-214.2 W m-1 K-1) comparable to that of some metals, such as aluminum alloys (108-230 W m-1 K-1). Using the electrically insulating BN-based paper as a flexible substrate, we demonstrate its promising application for lowering the temperature of electronic devices.
中文翻译：
高负载基于氮化硼的生物启发纸，具有类似塑料的延展性和类似金属的导热性。
尽管在下一代柔性电子学中是合乎需要的，但是制造具有优异的机械和导热性但又具有电绝缘性能的混合薄膜材料仍然是一个挑战。在软体动物珍珠质中，少量的几丁质纳米纤维骨架可容纳95％（体积）的CaCO3微片，从而使高负荷的天然复合材料表现出韧性的变形行为。受此启发，我们使用一种简便的溶胶-凝胶-膜转化方法制造了大面积的，基于氮化硼的生物启发纸，其中将负载40-80 wt％的BN微片嵌入3D聚（对亚苯基苯并二恶唑）纳米纤维骨架。由于3D纳米纤维框架的重要作用，基于BN的纸表现出类似塑料的延展性（38-80％），超高韧性（10-100 MJ m-3），以及良好的耐折性。高负荷的BN血小板形成定向的渗流网络，赋予纸张出色的面内导热率（77.1-214.2 W m-1 K-1），可与某些金属（例如铝合金）（108-230）相比W m-1 K-1）。使用基于BN的电绝缘纸作为柔性基板，我们展示了其在降低电子设备温度方面的应用前景。
更新日期：2020-03-05
中文翻译：
高负载基于氮化硼的生物启发纸，具有类似塑料的延展性和类似金属的导热性。
尽管在下一代柔性电子学中是合乎需要的，但是制造具有优异的机械和导热性但又具有电绝缘性能的混合薄膜材料仍然是一个挑战。在软体动物珍珠质中，少量的几丁质纳米纤维骨架可容纳95％（体积）的CaCO3微片，从而使高负荷的天然复合材料表现出韧性的变形行为。受此启发，我们使用一种简便的溶胶-凝胶-膜转化方法制造了大面积的，基于氮化硼的生物启发纸，其中将负载40-80 wt％的BN微片嵌入3D聚（对亚苯基苯并二恶唑）纳米纤维骨架。由于3D纳米纤维框架的重要作用，基于BN的纸表现出类似塑料的延展性（38-80％），超高韧性（10-100 MJ m-3），以及良好的耐折性。高负荷的BN血小板形成定向的渗流网络，赋予纸张出色的面内导热率（77.1-214.2 W m-1 K-1），可与某些金属（例如铝合金）（108-230）相比W m-1 K-1）。使用基于BN的电绝缘纸作为柔性基板，我们展示了其在降低电子设备温度方面的应用前景。
京公网安备 11010802027423号