Lắp ráp graphite fluoride theo cơ chế phân tách sử dụng hạt polymethyl methacrylate để tăng cường độ dẫn nhiệt trong vật liệu composite pdms linh hoạt

Chỉ số đề mục

50

Lĩnh vực nghiên cứu

Vật liệu composite

Dạng tài liệu

BB

Tác giả

Mai Thi Kieu Lien, Nguyen Thi My Duc, Tran Thi Hong, Trinh Ngoc Dat, Nguyen Thanh Son, Nguyen Thanh Hoi, Le Hong Nam, Tran Thi Thu Hien, Nguyễn Thanh Hội⁽¹⁾

Nhan đề

Lắp ráp graphite fluoride theo cơ chế phân tách sử dụng hạt polymethyl methacrylate để tăng cường độ dẫn nhiệt trong vật liệu composite pdms linh hoạt

Nhan đề tiếng anh

Segregation-driven assembly of graphite fluoride using polymethyl methacrylate beads for enhanced thermal conductivity in flexible pdms composites

Nguồn trích

Tạp chí Khoa học và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng

Năm xuất bản

2025

Số

6A

Trang

140-147

ISSN

1859-1531

Từ khóa

Graphite fluoride, độ dẫn nhiệt, vật liệu composite polyme dẻo, PDMS, hạt PMMA

Từ khóa tiếng anh

Graphite fluoride, thermal conductivity, flexible polymer composites, PDMS, PMMA beads

Tóm tắt

Vật liệu giao diện nhiệt linh hoạt rất quan trọng đối với thiết bị điện tử mềm, tuy nhiên việc tăng cường độ dẫn nhiệt mà không ảnh hưởng đến tính tuân thủ cơ học vẫn còn là một thách thức. Trong bài viết này, chúng tôi trình bày một phương pháp đơn giản để cải thiện khả năng tản nhiệt trong vật liệu đàn hồi Ecoflex bằng cách tạo ra sự phân tách graphite fluoride (GF) bằng cách sử dụng các hạt polymethyl methacrylate (PMMA) làm khuôn mẫu không gian. Các vật liệu composite được chế tạo với các kích thước hạt PMMA khác nhau (5–50 μm) và tải trọng GF (10–20 wt%) để tối ưu hóa hình thái mạng lưới chất độn và các đặc tính cơ nhiệt. Kính hiển vi điện tử quét cho thấy các hạt 25 μm thúc đẩy hiệu quả sự phân tách GF thành các miền liên tục. Kết quả là, độ dẫn nhiệt đạt tới 9,23 W/mK ở 20 wt% GF. Thử nghiệm trên thiết bị thực tế với đèn LED gắn trên bề mặt đã chứng minh khả năng tản nhiệt vượt trội, giúp giảm đáng kể nhiệt độ trạng thái ổn định. Nghiên cứu này làm nổi bật hiệu quả của sự phân tách do hạt tạo ra trong quá trình chế tạo vật liệu composite mềm, dẫn nhiệt. Các vật liệu thu được mang đến giải pháp đầy hứa hẹn cho thiết bị điện tử đeo được, màn hình dẻo và robot mềm, trong đó tính linh hoạt về mặt cơ học và hiệu suất nhiệt phải đạt được đồng thời.

Tóm tắt tiếng anh

Flexible thermal interface materials are crucial for soft electronics, yet enhancing thermal conductivity without sacrificing mechanical compliance remains challenging. Herein, we present a facile approach to improve heat dissipation in Ecoflex elastomers by inducing graphite fluoride (GF) segregation using polymethyl methacrylate (PMMA) beads as spatial templates. Composites were fabricated with varying PMMA bead sizes (5–50 μm) and GF loadings (10–20 wt%) to optimize filler network morphology and thermomechanical properties. Scanning electron microscopy revealed that 25 μm beads effectively promoted GF segregation into continuous domains. As a result, thermal conductivity reached up to 9.23 W/mK at 20 wt% GF. Real-device testing with surface-mounted LEDs demonstrated superior heat dissipation, significantly reducing steady-state temperatures. This study highlights the effectiveness of bead-induced segregation in engineering soft, thermally conductive composites. The resulting materials offer a promising solution for wearable electronics, flexible displays, and soft robotics whe-re mechanical flexibility and thermal performance must be simultaneously achieved.

Kí hiệu kho

TTKHCNQG, CVv 465

File toàn văn

Xem toàn văn

Tài liệu tham khảo

[1] X. Wang, P. Wu (2018), Fluorinated CNT/Nanofibrillated Cellulose Composite Film,ACS Applied Materials & Interfaces
[2] D. Mani et al. (2021), 3D Structured Graphene Fluoride-Based Epoxy Composites,Composites Part A: Applied Science and Manufacturing
[3] M. D. Bartlett et al. (2017), High Thermal Conductivity in Soft Elastomers,PNAS
[4] M. C. Vu et al. (2019), 3D Interconnected Structure of PMMA Microbeads Coated with Copper Nanoparticles,Composites Part B: Engineering
[5] V. C. Doan et al. (2019), PMMA-Functionalized Reduced Graphene Oxide-Based Beads,Journal of Applied Polymer Science
[6] K. M. F. Shahil, A. A. Balandin (2012), Graphene-Multilayer Graphene Nanocomposites,Nano Letters
[7] M. Shtein et al. (2015), Thermally Conductive Graphene-Polymer Composites,Chemistry of Materials
[8] V. C. Doan et al. (2019), Copper Flake-Coated Cellulose Scaffold for Epoxy Composites,Composites Part B: Engineering
[9] D. K. Nguyen et al. (2024), Thermoconductive Graphene Fluoride Cross-Linked Aramid Nanofiber Films,ACS Applied Nano Materials
[10] D. K. Nguyen et al. (2024), Ultratough and Self-Healable EMI Shielding Materials,Polymer Composites
[11] V. Cuong Nguyen et al. (2024), Layer-by-Layer Assembly of Boron Arsenide and Copper Nanoflake-Based Aramid Nanofibers,Journal of Industrial and Engineering Chemistry
[12] T. C. Nguyen et al. (2024), Ultrathin Aramid Nanofiber Composites with Silver Nanowires and Boron Arsenide,ACS Applied Electronic Materials
[13] D. K. Nguyen et al. (2024), Multilayered Silver Nanowires and Graphene Fluoride-Based Aramid Nanofibers,Colloids and Surfaces A
[14] N. Burger et al. (2016), Review of Thermal Conductivity in Composites,Progress in Polymer Science
[15] H. Chen et al. (2015), Thermal Conductivity of Polymer-Based Composites,Progress in Polymer Science
[16] Y. H. Bae, M. J. Yu, M. C. Vu, W. K. Choi, S. R. Kim (2018), Synergistic Effects of Segregated Network by PMMA Beads and Copper Nanoparticles,Composites Science and Technology
[17] M. C. Vu, G. Park, Y. Bae, S. Kim (2016), Enhanced Thermal Conductivity of Pressure Sensitive Adhesives,Polymer (Korea)
[18] J. Gu, K. Ruan (2021), Breaking Through Bottlenecks for Thermally Conductive Polymer Composites,Nano-Micro Letters
[19] S. Li et al. (2018), High Thermal Conductivity in Cubic Boron Arsenide Crystals,Science
[20] M. C. Vu et al. (2022), Nacre-Inspired Nanocomposite Papers of Graphene Fluoride Integrated 3D Aramid Nanofibers,Chemical Engineering Journal