具有优异导热性能的机械增强型羟基化氮化硼纳米片/聚乙烯醇复合水凝胶

为解决聚乙烯醇(PVA)水凝胶导热性和机械性能不足的问题，研究人员通过定向冷冻、盐析和拉伸工艺，制备了具有取向结构的羟基化氮化硼纳米片(BNNS-OH)/PVA复合水凝胶。该材料在含9 wt.% BNNS-OH并经3.5倍拉伸后，面内热导率(λ)达3.13 W/(m·K)，较未拉伸样品提升210%，弹性模量、拉伸强度和韧性分别达到20 MPa、18.8 MPa和9.9 MJ/m3，为柔性电子器件热管理提供了新方案。

　　

这项突破性研究展示了如何通过巧妙的结构设计显著提升水凝胶性能。科研团队采用定向冷冻、盐析和拉伸三重工艺，将羟基化氮化硼纳米片(BNNS-OH)有序排列在聚乙烯醇(PVA)基质中，构建出具有特殊取向结构的复合水凝胶。当BNNS-OH含量达到9 wt.%且拉伸3.5倍时，材料的导热性能出现质的飞跃——面内热导率飙升至3.13 W/(m·K)，这个数值不仅比未拉伸样品高出210%，更是纯PVA水凝胶的6倍有余。更令人振奋的是，这种复合水凝胶同时实现了机械性能的全面提升：20 MPa的弹性模量、18.8 MPa的拉伸强度以及9.9 MJ/m³的韧性，各项指标均比传统冻融法制备的PVA水凝胶高出两个数量级。这种集优异导热性和卓越机械性能于一身的新型复合材料，为下一代柔性电子器件和可穿戴设备的热管理难题提供了创新解决方案。