由于高密度功率傳輸文紧、架構(gòu)復(fù)雜性、小型化、功能化和新技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，散熱成為了高性能計(jì)算和電子設(shè)備的發(fā)展瓶頸。因此投墩，開發(fā)創(chuàng)新的高導(dǎo)熱材料來解決這一問題具有重要意義，常見的導(dǎo)熱填料如氧化鋁、氮化硼鼓寺、氮化鋁、氮化硅勋磕、金剛石妈候、石墨敢靡、金屬顆粒、碳納米管(CNTs)苦银、石墨烯等啸胧，已被廣泛用于制備聚合物復(fù)合材料，以達(dá)到期望的性能幔虏。
其中鲫础，碳納米管相對(duì)于金屬納米填料具有更大的縱橫比和靈活性，可以更好地融入聚合物基體中奥徒，以滿足熱管理要求嫉卵。多壁碳納米管(MWCNT)的導(dǎo)熱系數(shù)為2586 ~ 3075 W/(mK) 。然而吐捞，在先前的研究中移卢，在聚合物復(fù)合材料中加入碳納米管對(duì)熱傳導(dǎo)或傳熱能力的增強(qiáng)作用有限。因此吹蜡，開發(fā)一種能夠使得碳納米管在聲子傳輸?shù)臐撏ǖ赖氖走x方向上有序排列涩凑，以及調(diào)整在復(fù)合材料中所需的填充位置，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)快速熱傳導(dǎo)的迫切需求是必不可少的糯侍。
3D打印扯际，也被稱為增材制造，是一種從3D模型數(shù)據(jù)一層一層地將材料連接起來制造物體的過程洞逼。其中直接墨水直寫(DIW)和熔融層積成型(FDM)正在成為制造聚合物納米復(fù)合材料最成功和最廣泛使用的工藝注芯。其中FDM方法是一種簡單的方法，可以制造幾何復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)党饮，并可編程宏觀和微觀結(jié)構(gòu)肝陪。3D打印的高縱橫比材料可以賦予打印結(jié)構(gòu)特殊的多功能，包括在電氣和熱管理刑顺、能量收集氯窍、能量存儲(chǔ)和傳感等應(yīng)用中所需要的功能。
3D打印和碳納米管的結(jié)合可以為分層排列的結(jié)構(gòu)編程提供無限的可能性蹲堂。為了獲得高導(dǎo)熱性的聚合物納米復(fù)合材料狼讨，最需要的是在聚合物基體中加入大量的填料，并控制填料的取向和位置柒竞。3D打印能夠?qū)⑻盍戏植荚趶?fù)合材料中具有所需方向的特定位置政供，有助于形成導(dǎo)熱路徑，并在首選方向上提高導(dǎo)熱性朽基。
成果掠影
圖1.MWCNT/PLA納米復(fù)合材料FDM工藝制備流程圖枷斩。
圖2.MWCNT/PLA納米復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)蜒午、粘度變化、存儲(chǔ)模量和損失模量的示意圖味测。
圖3.MWCNT/PLA納米復(fù)合材料的光學(xué)結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)截胯、XRD示意圖。
圖4.MWCNT/PLA納米復(fù)合材料的TGA起宽、熱導(dǎo)率和熱管理性能示意圖洲胖。
來源：ACS Applied Nano Materials原文：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c02067
