【原】加利福尼亚大学--石墨烯和铜纳米颗粒的二元-填充杂化复合材料的热性能

报道了由石墨烯和铜纳米颗粒组成的环氧基二元复合材料的热性能。已发现，“协同”填料效应表现为大小不同填料的复合材料的热导率会显著提高，具有明确定义的填料载荷阈值。中等石墨烯浓度f_g=15 wt％时，复合材料的热导率会随着铜纳米粒子的载量接近f_Cu≈40 wt％而突然增加，然后达到饱和。该效应归因于球形石墨纳米颗粒之间的球形铜纳米粒子的插入，从而形成了高导热的渗滤网络。相反，在具有高石墨烯浓度，f_g=40 wt％的复合材料中，导热系数随添加铜纳米颗粒而线性增加。在二元填料f_g=40 wt％和f_Cu=35 wt％的复合材料中，导热系数达到13.5±1.6 Wm^-1 K^-1。此外，即使在具有导电填料的复合材料中，热渗透也可以在电渗透之前发生。所得结果阐明了复合材料中石墨烯填料与铜纳米颗粒之间的相互作用，并证明了这种杂化环氧复合材料在热界面材料和粘合剂中实际应用的潜力。

 Figure 1. 复合物制备和样品表征的示意图。

Figure 2. 在恒定石墨烯质量负载分数下，不同Cu-NP负载下杂化复合材料的（a）质量密度和（b）比热

Figure 3. （a）含有石墨烯和Cu-NPs二元填料的环氧复合材料的热扩散率与铜质量分数的关系；b）5 wt％，c）15 wt％和d）40 wt％石墨烯的环氧树脂的热导率随铜含量的变化而变化。

Figure 4. 三种不同的复合材料，其总填料浓度大致相等，并且石墨烯的负载量低、中和高的（a）热扩散系数和（b）导热系数。 

相关研究成果于2020年由加利福尼亚大学Fariborz Kargar和Alexander A. Balandin课题组，发表在Adv. Funct. Mater.（DOI: 10.1002/adfm.201904008）上。原文：Thermal Properties of the Binary-Filler Hybrid Composites with Graphene and Copper Nanoparticles。