江南大学Weifu Dong课题组--基于Janus氧化石墨烯的人造珍珠质环氧树脂纳米材料在热管理中的应用

由于微电子学的发展，对优异的散热材料的需求已大大增加。借鉴天然珍珠母，基于不对称聚多巴胺官能化的Janus氧化石墨烯（JPGO）支架，制备了导热环氧纳米复合材料。采用双向冷冻铸造法制备了所需的高取向JPGO支架。随着环氧树脂的加入，纳米复合材料呈现出各向异性的热性能。当JPGO支架的总含量为0.93 wt%时，其面内热导率(垂直于层状结构)提高了近35倍(~5.6 W·m⁻¹·K⁻¹)。单面功能化JPGO支架在形成环氧纳米复合材料的导热网络方面起着重要作用。重要的是，纳米复合材料具有电绝缘性能（>10¹⁴Ω cm）。这样的高性能纳米复合材料在电子设备中的热管理方面具有广阔的应用前景。

Figure 1. 制造 (a) JPGO和(b) E-JPGO纳米复合材料的示意图。

Figure 2. SEM表征。

Figure 3. GO、PGO、JPGO和PDA的(a) FTIR光谱，(b)拉曼光谱和(c) TGA曲线。

Figure 4. (a) GO， (b) JPGO和 (c) PGO的AFM地形像和相应的高度剖面图。

Figure 5. (a) GO， (b) JPGO和(c) PGO的DMT模数图像。

Figure 6. (a1-c1) JPGO支架的横截面图像。(a2-c2) 珍珠母状E-JPGO-I，E-JPGO-II和E-JPGO-III纳米复合材料的横截面图像。

Figure 7. 环氧树脂、E-r-PGO、E-PGO和E-JPGO纳米复合材料的(a)平面上及(b)平面内导热性和导热各向异性。(c和d) E-JPGO纳米复合材料的温度。

Figure 8. E-JPGO纳米复合材料与已有报道的聚合物复合材料TCE的比较。

Figure 9. (a) E-JPGO-III的热循环稳定性。(b)环氧树脂，E-GO，E-PGO和E-JPGO纳米复合材料的电阻率。(c) E-JPGO纳米复合材料的导热但电绝缘机理示意图。(d)环氧树脂和E-JPGO纳米复合材料的应力-应变曲线。

相关研究成果于2020年由江南大学Weifu Dong课题组，发表在ACS Applied Materials Interfaces(DOI: 10.1021/acsami.0c11062)上。原文：Artificial Nacre Epoxy Nanomaterials based on Janus Graphene Oxide for Thermal Management Applications。