[发明专利]一种具有热响应性能的高导热高分子材料复合膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有热响应性能的高导热高分子材料复合膜，其为一种多层结构复合膜，其由以下重量百分比的组分制成：石墨烯0～20％，氮化硼0～20％，纳米纤维素30～40％，聚乙二醇30～40％。本发明还公开了其制备方法，其包括如下步骤:分别将各组分加入分散剂中制得分散液；然后搅拌、超声得到混合液；将混合液脱气后倒入模具中进一步干燥，分别制得纳米纤维素‑聚乙二醇复合膜等多个单层膜。本发明通过对填料量进行优化设计和宏观调整不同层的位置，将各单层膜按照设定的次序堆叠在一起后热压，得到一种导热层与基体层交替排列的具有多层结构的复合膜，该复合薄膜具有良好的柔韧性、高的面内导热率及热驱动形状记忆性能。

技术领域

本发明涉及功能高分子复合材料，属于导热高分子复合材料及形状记忆高分子复合材料领域，尤其涉及一种热驱动形状记忆的多层高导热高分子材料复合膜及其制备方法。

背景技术

形状记忆材料(shape memory material，SMM)是一种刺激响应材料，因其独特的形状记忆性能而受到广泛关注。它能够感知外界环境变化(如温度、电、光、磁、pH等)，并对这些变化做出响应，由其临时形状回复到初始形状。形状记忆聚合物(shapememorypolymer，SMP)与SMM相比(如形状记忆合金、形状记忆陶瓷等)具有形状回复率大、响应温度低、成本低、加工成型性能优异、易于改性等优点，因此，在生物医用、电子信息及智能器件等领域具有非常广泛的应用前景。

石墨烯是一种具有高比表面积、优异的力学性能和导电性能等一系列优异性能的二维～碳纳米材料。值得注意的是，石墨烯具有目前已知最高的导热系数，其在室温下的理论导热系数可达5300W·m^-1·K^-1。因此，将其添加到高分子材料中不仅可以提升高分子材料的导热性能，并且能够保留高分子材料的其他特性。

六方氮化硼是一种具有优异的高温稳定性、高强度、高导热系数和高电阻率等一系列优异性能的二维纳米材料。因此，将其添加到高分子材料中不仅可以明显改善高分子材料的导热性能，并且能够提升其电绝缘性能，扩大了高分子复合材料的应用范围。

纤维素材料是一种天然高分子材料，它具有透明、质轻、高强等高分子材料的性能，同时兼具生物相容性好、来源广泛、可再生、可降解等特性。与此同时，纳米纤维素表面具有丰富的含氧官能团，为其与其他高分子材料和无机填料产生相互作用提供了良好条件。因此，纳米纤维素可以用来增强复合材料的力学性能。

现有技术中，形状记忆材料拥有在外部刺激下产生形状变化的能力，是一种智能材料。形状记忆高分子材料具有包括质轻、价廉、耐化学腐蚀、易加工在内的高分子材料的特点。与形状记忆合金相比，形状记忆高分子材料具有形状回复率高、记忆回复温度宽等优点。但是，目前的形状记忆材料普遍存在着原料成本高、制造工艺复杂、形状记忆性能差异性较大等问题，并且一般只有一个响应形状记忆特性，使用场景受到较大的限制。

发明内容

针对上述现有技术的上述不足，本发明的目的在于，提供一种能够实现热驱动形状记忆的多层高导热高分子材料复合膜及其制备方法，对该材料的填料量和结构进行同步优化设计，使该复合膜具有良好的柔韧性、高横向导热率和热驱动形状记忆性能；同时改进其制备方法，简化其工艺，降低整体制造成本，以利于产业化推广应用。

为了达到上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种具有热响应性能的高导热高分子材料复合膜，其特征在于，其为一种多层复合膜，具有高的导热性能和热驱动形状记忆性能，其由以下重量百分比的组分制成：石墨烯0～20％，氮化硼0～20％，纳米纤维素30～40％，聚乙二醇30～40％。

其中，石墨烯平均水平尺寸为10～20微米，平均厚度为5-10层；所述的氮化硼平均尺寸为3～5微米。所述的纳米纤维素的直径为5-100nm，长径比为100-1000；聚乙二醇的分子量为6000到10000。