西工大顾军渭教授《Macromolecules》：本征高导热液晶聚酰亚胺膜
聚酰亚胺（PI）广泛应用于微电子、太阳能电池和气体分离领域。然而，PI本体导热系数（λ）低，无法适应当下柔性显示器、折叠屏及柔性可穿戴设备等高效快速的导/散热要求，严重影响其电子元器件的工作稳定性和使用寿命。目前，研究者大多采用填充导热填料的方法来制备PI基导热复合膜，但通常需要添加大量的导热填料方可获得较为理想的导热性能，易使其力学性能和加工性能变差。
西北工业大学化学与化工学院顾军渭教授“结构/功能高分子复合材料”（SFPC）课题组近期设计合成了具有热致型液晶行为且液晶区间与固化温度匹配的液晶聚酰亚胺预聚膜（preLC-PI），进而制备出本征高导热液晶聚酰亚胺（LC-PI）膜。preLC-PIIV膜（IV号组分）在液晶区间内固化使其降至室温后仍保留其液晶织构，分子链在微观上有序，减少了声子在分子链间的散射，显著提升了PI膜的本征导热性能。液晶区间内固化的LC-PIIV膜的面内λ（λ∥）与面间λ（λ⊥）分别为2.11 W/(m·K)和0.32 W/(m·K)，高于液晶区间外固化的LC-PII膜的λ∥（0.77 W/(m·K)）与λ⊥（0.15 W/(m·K)）。通过实际散热测试与有限元模拟证明了LC-PIIV膜具有优异的导/散热能力。此外，本征高导热LC-PIIV膜还具备优异的力学性能和热性能，其拉伸强度、断裂伸长率、杨氏模量、韧性、玻璃化转变温度（Tg）和耐热指数（THRI）分别高达119.0 MPa、50.3%、2.1 GPa、55.4 MJ/m3、262.4°C和329.3°C，在高集成柔性电子等高发热量领域展现出潜在的应用前景。
图1 LC-PI的合成反应示意图
图2 升温过程中preLC-PI膜的偏光显微镜照片（a1~a5：preLC-PII；b1~b5：preLC-PIII；c1~c5：preLC-PIIII；d1~d5：preLC-PIIV；e1~e5：preLC-PIV）
图3 室温下LC-PI膜的XRD谱图（a）；室温下LC-PIIV膜的POM图像（b）；LC-PIIV膜分子链微观有序示意图（c）
图4 LC-PI膜室温下的λ∥和λ⊥值（a）；LC-PI膜不同温度下的λ∥值（b）和λ⊥值（c）；LC-PIIV膜“加热-冷却”循环过程中的λ∥值（d）和λ⊥值（e）；LC-PI膜表面温度随时间变化曲线（f）与红外热成像图（g）；内禀机理示意图（h）
该工作近期以“Liquid Crystalline Polyimide Films with High Intrinsic Thermal Conductivities and Robust Toughness”为题发表于Macromolecules（2021, 10.1021/acs.macromol.1c00686）上。第一作者为西北工业大学化学与化工学院2019级博士研究生阮坤鹏同学，通讯作者是西北工业大学化学与化工学院顾军渭教授。本研究工作得到了国家自然科学基金（51773169和51973173）、广东省基础与应用基础研究基金项目-区域联合基金（重点项目）、陕西省自然科学基础计划杰出青年基金项目（2019JC-11）以及高分子电磁功能材料陕西省“三秦学者”创新团队的资助和支持。
论文信息：
Kunpeng Ruan, Yongqiang Guo and Junwei Gu*. Liquid Crystalline Polyimide Films with High Intrinsic Thermal Conductivities and Robust Toughness. Macromolecules, 2021, 10.1021/acs.macromol.1c00686.
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acs.macromol.1c00686
作者简介：
阮坤鹏，男，中共党员，江苏扬州人，2019级博士研究生（本科直博）。2019年在西北工业大学获学士学位，同年加入顾军渭教授SFPC课题组攻读博士学位，师从顾军渭教授。主要从事本征型高导热聚酰亚胺及其复合膜的结构设计、性能调控及机理研究。参与XXX重点项目1项、广东省基础与应用基础研究基金重点项目1项。以第一作者在Macromolecules, Nano-Micro Lett和Compos Sci Technol等发表SCI论文6篇，SCI引用1170余次，H因子11；申请、公开国家发明专利3件，参加国内学术会议4次。
顾军渭，浙江上虞人，西北工业大学化学与化工学院教授、博导，入选英国皇家化学会Fellow、英国材料学会Fellow、世界排名前2‰科学家、陕西省杰青。现任化学与化工学院副院长、无人系统研究院智能材料与结构研究所所长；任陕西省高分子科学与技术重点实验室副主任；任中国复合材料学会导热复合材料专业委员会常务副主任、中国化学会高级会员等。2002~2010在西北工业大学获高分子材料与工程学士，材料学硕士、博士学位；2017年起在理学院、化学与化工学院担任教授。主要从事功能高分子复合材料（导热、电磁屏蔽、吸波等）和纤维增强先进树脂基复合材料（透波、耐烧蚀等）的功能/结构一体化设计制备及加工研究工作。获2020年度高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）技术发明二等奖（排名2/6）和第四届中国复合材料学会青年科学家奖。主持国家自然科学基金、GF技术基础重点项目等国家和省部级重大科技项目20余项。以第一作者和/或通讯作者在ACS Nano, Sci Bull, Macromolecules和Compos Sci Technol等发表SCI论文120余篇（入选第一或通讯作者ESI热点论文30篇、ESI高被引论文47篇），SCI引用9000余次（H-index为60）。3篇论文入选2018、2019年“中国百篇最具影响国际学术论文”、1篇论文2020年“材料领域10大高被引论文”。在国内外重要学术会议上做邀请、口头报告16次；任第十一届亚澳复合材料会议、第四届中国国际复合材料科技大会和2019全国高分子学术论文报告会等12个重要学术会议分会主席、副秘书长。授权、公开中国、美国发明专利40余件。任J Mater Sci Technol（6.155）、Adv Compos Hybrid Mater（即时因子7.063）副主编，Nano-Micro Lett（12.264）、Mater Today Phys（10.443）、Nano Res（8.183）、Composites Part B（7.635）和Compos Commun（4.915）等编委。
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