浙江大学高超、刘英军、刘森坪团队通过微线剪切技术，利用微丝沿垂直方向移动，构筑垂直方向巨大的剪切力，获得了高度垂直有序取向的巨型氧化石墨片(横向尺寸超过100µm)。相比于传统的外界刺激方法，微丝垂直运动引起的微尺度剪切场克服了巨大的能垒，使巨型薄片垂直重新定向。所得到的有序取向巨型氧化石墨液晶表现出极其延迟的弛豫现象，并且具有高达0.82的垂直取向度。将该垂直阵列浸渍有机硅基体后，复合材料在仅 14.8 vol%的填充下，显示出创记录的 94 W/(mK)的垂直导热系数。在热管理应用的实测中，制冷效率高于商业TIMs约 93%。该项工作提供了一种新的方法来精确操纵巨大粒子的方向，并促进具有先进功能的垂直阵列的大规模制造。该研究成果为新能源电池热管理材料提供的新的研究思路。研究成果以“Vertical Array of Graphite Oxide Liquid Crystal by Microwire Shearing for Highly Thermally Conductive Composites”为题发表于《Advanced Materials》。

图文导读

图1. 微丝剪切垂直取向巨型氧化石墨的制备。

图2. 垂直取向巨型氧化石墨的液晶取向结构与松弛示意图。

图3. 垂直取向的巨片石墨/聚合物复合材料以及热导率示意图。

图4. 垂直取向的巨片石墨/聚合物复合材料的热导率机制、模型以及与文献的对比。

图5. GA-P复合材料优异的冷却性能。
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