近日，我中心硕士韩高杰以第一作者在Chemical Engineering Journal 期刊（中科院一区，IF=10.652）上发表题为“Highly Flame-retardant Epoxy-based Thermal Conductive Composites with Functionalized Boron Nitride Nanosheets Exfoliated by One-Step Ball Milling”的研究论文，论文通讯作者为冯跃战副教授和刘春太教授。

当前电子设备的集成化和微型化导致其单位面积上的热量密度急剧增加，这使它们面临比以往更多的热故障和火灾风险。近年来，聚合物材料因质轻、成本低和流动加工性好而成为电子封装材料引起了越来越多的关注。然而，高分子材料固有的高易燃性和低导热性（TC）极大地限制了其在微电子封装及其他新型领域中的应用。因此，出于安全和高效热传递的目的，开发兼具高阻燃性聚合物基热传导复合材料（PTCs）具有重要的应用价值。氮化硼纳米片（BNNS）在制备高阻燃性PTCs展示出巨大的应用前景，但仍受限于其困难的剥离及功能化。

该工作采用简单高效的一步球磨方法，选用氢氧化钠和磷酸铵的混合物作为研磨剂，通过球磨过程中的剪切碰撞和机械化学作用，同时获得剥离及氮/磷阻燃功能化的氮化硼纳米片（BNNS）。根据密度泛函理论（DFT）和化学结构表征，提出了可能的机械化学反应机制。之后采用溶液共混和程序化的固化方式，制备了环氧树脂基高阻燃导热复合材料（EP/BNNS）。相比于纯EP，BNNS添加量仅为5wt%所得到的EP/BNNS复合材料，展示出超高的阻燃性能，其峰值热释放速率（PHRR）、总热释放速率（THR）、烟释放速率（SPR）、总烟产量（TSP）分别降低了60.9%, 35.7%, 44.3%和38.8%。同时，由于BNNS在EP基体中的均匀分散及强的相互作用，引入BNNS不仅通过增加填料比表面积增加了导热通路，而且功能化之后极大降低了由声子散射引起的界面热阻，导致了EP/BNNS复合材料导热性能（TC）极大提高。

Graphical Abstract

该研究工作得到了国家自然科学基金（51903223 ， U1604253）；中国博士后科学基金（2018M642781）的资助。

论文信息：Highly Flame-retardant Epoxy-based Thermal Conductive Composites with Functionalized Boron Nitride Nanosheets Exfoliated by One-Step Ball Milling, Gaojie Han, Xiaoyu Zhao, Yuezhan Feng*, Jianmin Ma, Keqing Zhou, Yongqian Shi, Chuntai Liu*, Xiaolin Xie Chemical Engineering Journal, 2020.

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2020.127099