【摘 要】
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针对电子器件小型化和集成化过程中存在电绝缘能力不高、热导率低等问题,本论文以芳纶纤维为基材,采用二甲基亚砜/碱溶法制备芳纶纳米纤维（ANF）,同时以纳米云母、氮化铝纳米颗粒（Al N）为改性剂,利用溶胶-凝胶-薄膜转化法分别制备了云母/ANF纳米纸和氮化铝/ANF薄膜复合材料,:（1）在二甲基亚砜/乙醇钾体系中将芳纶纤维剥离成直径为几纳米的芳纶纳米纤维（ANF）,以合成云母为改性剂,采用溶胶-凝胶
【基金项目】
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国家自然科学基金（基金号51973054）； 湖南省高层次创新人才计划（项目号2018RS3055）； 湖南省自然科学基金（基金号2019JJ40069）；
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针对电子器件小型化和集成化过程中存在电绝缘能力不高、热导率低等问题,本论文以芳纶纤维为基材,采用二甲基亚砜/碱溶法制备芳纶纳米纤维（ANF）,同时以纳米云母、氮化铝纳米颗粒（Al N）为改性剂,利用溶胶-凝胶-薄膜转化法分别制备了云母/ANF纳米纸和氮化铝/ANF薄膜复合材料,:（1）在二甲基亚砜/乙醇钾体系中将芳纶纤维剥离成直径为几纳米的芳纶纳米纤维（ANF）,以合成云母为改性剂,采用溶胶-凝胶法制备出以3D ANF框架为基体的云母/ANF复合材料纳米纸,研究发现,3D ANF框架与云母纳米片的耦合赋予纳米复合材料良好的机械性能、突出的延展性（78.9±3.4%）和韧性（108.9±6.4 MJ/m3）、高介电强度（164 k V/mm）、良好的耐热性（Tg=268℃）、耐溶剂性和阻燃性。同时对连续生产工艺技术进行了初步探讨。（2）以ANF为基材,高导热氮化铝纳米颗粒（Al N）为改性剂,采用溶胶-凝胶-薄膜转换方法,制备了导热Al N/ANF纳米复合材料柔性薄膜。微观研究结果显示,ANF形成了三维连通的网络结构,为材料体系提供力学支撑,Al N填充在ANF纤维网络结构中;薄膜拉伸强度为65.5 MPa,失效应变为12%,导热率为13.98 W/（m·K）,反复折叠300次后其拉伸强度和失效应变保持率在90%以上;Al N/ANF薄膜显示出优异的绝缘性和耐热性,体积电阻率和起始热分解温度分别达1.85×1015?·cm和524℃。（3）初步研究了Al N/ANF薄膜作为柔性基底材料,发现该柔性薄膜材料应用于电子器件中,散热效果良好。本工作研究的两种芳纶纳米纤维基复合材料都具有优异的性能,表明ANF将是一种出色的聚合物结构单元,为制备高性能复合材料提供一种新思路。
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