氮化硼纳米片（BNNS）是PU基复合材料的理想导热填料

来源：广州宏武材料科技有限公司     发布时间：2026-07-30浏览量：次

氮化硼纳米片（BNNS）因其极高的面内导热性和优异的电绝缘性，是聚氨酯（PU）基热管理材料的理想填料。

不过，将 BNNS 直接加入 PU 基体中，往往会因为团聚和界面热阻导致导热效果不那么理想。

因此，目前的研究和应用核心都集中在“如何构建高效的导热网络”上。

以下是几种主流的应用策略和最新进展，供参考：

🧲 1. 磁场辅助定向排列（构建3D导热网络）

这是目前非常前沿且高效的方法。BNNS 在平面方向导热极好，但垂直方向较差。

• 技术原理：将磁性改性的氮化硼纳米片（M@BNNS）和非磁性的氮化硼纳米片（U-BNNS）同时加入水性聚氨酯（WPU）中，并在水平磁场下进行固化成型。
• 应用效果：磁场会让 M@BNNS 沿着特定方向整齐排列，形成连续的“导热高速公路”；而 U-BNNS 则像“桥梁”一样连接这些通路，构建出三维导热网络。
• 性能表现：这种复合材料的面内导热系数可达 11.47 W/(m·K)，垂直方向也提升了近 2 倍，同时还能显著降低材料的热释放速率，提升阻燃性能。这种材料非常适合用作 LED 和芯片的热界面材料。

🧊 2. 非溶剂诱导相分离法（提升柔性与导热）

聚氨酯的一大优势是柔性好，这种方法能很好地保留这一特性。

• 技术原理：使用二元溶剂体系，通过非溶剂诱导相分离的方法，将 BNNS 均匀分散在 PU 基体中。
• 应用效果：制备出的 BNNS/PU 复合薄膜不仅导热系数比纯 PU 提升了约 218%（达到 0.653 W/(m·K)），而且保持了极佳的柔韧性。
• 性能表现：即使在经过 1000 次弯曲循环后，材料依然保持完整，没有破裂，非常适合用于可穿戴电子设备或柔性电路的热管理。

🧪 3. 化学键合与三维网络填充（低填充、高绝缘）

为了解决高填充量导致材料变脆、绝缘性下降的问题，研究人员开发了化学键合技术。

• 技术原理：将羧基化的 BNNS 通过化学键包裹在氨基化的聚氨酯网络上，形成 BNNS@PU 的三维网络结构，然后再将其填充到环氧树脂等其他基体中。
• 应用效果：这种方法只需要极低的 BNNS 填充量（约 5.88 wt%），就能使复合材料的热导率提升 30% 以上。
• 性能表现：由于填充量低且分散均匀，材料依然保持了极高的体积电阻率和击穿场强，介电损耗极低，非常适合对绝缘性要求极高的电子封装领域。

🛡️ 4. 表面功能化改性（阻燃与多功能化）

除了导热，通过改性还能赋予材料阻燃等多重功能。

• 技术原理：对 BNNS 进行表面功能化处理，例如用植酸掺杂的聚吡咯壳层进行包裹，或者在聚氨酯主链中引入苯基硼酸（PBA）。
• 应用效果：这种改性不仅解决了 BNNS 在基体中的分散问题，还能显著降低热塑性聚氨酯（TPU）燃烧时产生的有毒气体（如 CO 和 HCN）和烟雾。
• 性能表现：复合材料在保持良好机械性能的同时，大幅降低了火灾危险性，甚至还能兼具中子屏蔽等特殊功能。

氮化硼纳米片在 PU 基体上的热管理应用，已经从简单的“物理共混”进化到了“微观结构设计”阶段。

如果您需要氮化硼纳米片，欢迎和我们联系。