h-BN/铝硅酸盐杂化填料协同优化聚醚醚酮复合材料导热性与结构完整性的研究

为解决聚醚醚酮(PEEK)基复合材料在高填料负载下难以兼顾垂直方向导热性(TC)与机械强度的难题，研究人员通过双螺杆共挤出技术构建h-BN/铝硅酸盐(AlS)杂化体系。该研究实现填料比例可调的协同效应，50wt% hBN/10wt% AlS配方垂直导热率达1.785W/(m·K)(提升738%)，10wt% hBN/50wt% AlS组合拉伸强度达96.31MPa，为热管理材料开发提供新策略。

　　

这项突破性研究揭示了六方氮化硼(h-BN)与铝硅酸盐(AlS)填料的协同配置如何重塑聚醚醚酮(PEEK)复合材料的性能边界。通过精妙的双螺杆共挤出工艺，熔体流动控制成功实现了填料的自组织分离——h-BN保持其标志性的片层结构，在60wt%超高负载下仍能避免团聚。当h-BN占比提升至50wt%时，材料展现出惊人的7.992W/(m·K)面内导热率，相当于原始PEEK的3059%提升；而垂直方向的1.785W/(m·K)导热率更是突破传统限制。有趣的是，富含AlS的配方(50wt%)则展现出96.31MPa的拉伸强度，不仅媲美纯PEEK，更比单一hBN填料体系高出44%。流变学研究捕捉到显著的剪切稀化行为，通过简单调整h-BN/AlS比例就能精准调控熔体粘度。这些复合材料在250°C高温下仍保持优异稳定性，其可扩展的制备工艺为开发下一代智能植入物和医疗设备热管理组件开辟了新途径。