随着电子器件向小型化、高度集成化和多功能化方向快速发展,它的热量消散问题正面临着严峻的挑战。如何对其产生的热量进行有效的热管理,对电子器件运行的可靠性和使用寿命有着重要的影响。因此,寻求和制备新型高导热绝缘聚合物基复合材料已经成为电子封装材料领域最为迫切的任务之一。其中,热界面材料作为热管理学科的一个重要分支,在电子元器件热量耗散问题上扮演着越来越重要的角色。天然橡胶(NR)以其优异的机械性能、电绝缘性能和高弹性性能在热界面复合材料的应用中受到了独特的青睐,其良好的柔韧性能够适应不同形状的界面导热需求,从而在散热器和热源之间形成更为紧密的接触,并有效的向外界周围环境传递热量。然而,由于受到大分子链段的无规则缠结、大分子量、多分散性等的影响,天然橡胶本身的导热率仅约为0.2 Wm-1 K-1。因此,需要添加高导热填料来提升其作为热界面复合材料时的导热性能。影响热界面复合材料导热性能的因素有很多,既包括导热填料本身的尺寸大小、含量、结构等因素,还包括不同导热填料间以及导热填料与聚合物基体间的声子散射和界面热阻。因此,如何最大限度的降低上述因素对导热性能的影响,制备出高导热聚合物基热界面复合材料成为最新的研究热点。针对上述问题,本论文对如何降低不同导热填料间及导热填料与聚合物基体间声子散射和界面热阻进行了研究和分析,具体内容包括:(1)采用与蔗糖球磨以及硅烷偶联剂KH590共同化学表面改性的方法成功制备了巯基功能化氮化硼(BN),即BN-SH。运用冰模板法成功制备了具有三维导热网络结构的BN/NR热界面复合材料。BN边缘或表面的-SH官能团不仅可以促进天然橡胶的硫化,同时还有助于BN导热填料与NR基体的连接,可有效降低热界面复合材料内部的界面热阻。此外,BN导热填料的三维导热网络结构亦对其热界面复合材料导热性能的提升发挥着关键作用。实验结果表明:当BN-SH导热填料的含量为25 wt%时,具有三维导热网络结构的BN/NR热界面复合材料拥有最大的垂直面外导热率0.79 Wm-1 K-1。(2)采用化学表面改性法、化学反应法和冰模板法成功制备了具有共价键连接的三维BN/rGO(还原氧化石墨烯)导热网络骨架,配合真空浸渍法成功制备了 BN/rGO/NR热界面复合材料。通过共价键连接的BN和rGO复合导热填料,可有效降低填料间的声子散射和界面热阻;而构建的三维导热网络结构也可促进连续有效热传递途径的形成,其对减小复合导热填料与聚合物基体间的界面热阻有着重要的作用。实验结果表明:当BN和rGO的质量比为4:1同时BN/rGO复合导热填料的含量为4.9 vol%时,化学共价键连接且含有三维导热网络结构的BN/rGO/NR热界面复合材料具有最大的垂直面外导热率1.28Wm-1K-1。(3)采用化学表面改性法和化学反应的方法成功制备了具有共价键连接的BN/CNTs(碳纳米管)复合导热填料,配合真空辅助抽滤法成功制备了具有三维“砖瓦式”层状结构的BN/CNTs/NR热界面复合材料。通过构建化学共价键的连接方式将两种不同维度的BN和CNTs导热材料进行有效连接,极大的降低了导热填料间的声子散射和界面热阻。而BN/CNTs复合导热填料的三维“砖瓦式”层状结构也有效改善了其与NR基体间的界面,进而在热界面复合材料内部形成了连续有效的热传导途径。实验结果表明:当BN和CNTs的质量比为8:1且BN/CNTs复合导热填料的含量为12 wt%时,化学共价键连接且具有三维“砖瓦式”层状结构的BN/CNTs/NR热界面复合材料拥有最大的垂直面外导热率,其值为1.34Wm-1K-1。(4)采用化学表面改性法以及碳化工艺成功制备了具有C-N化学共价键连接的BN/Lignosulfonate复合导热填料,配合真空辅助抽滤法成功制备了具有三维层状结构的BN/Lignosulfonate/NR热界面复合材料。碳化工艺不仅可以使无定型结构的Lignosulfonate转变为具有一定石墨化程度的碳,同时还有助于减小复合导热填料间的声子散射和界面热阻。与此同时,BN/Lignosulfonate复合导热填料的三维层状结构可以降低其与NR基体间的界面热阻,为制备高导热BN/Lignosulfonate/NR热界面复合材料创造了有利的条件。实验结果表明:当BN和Lignosulfonate的质量比为4:1且填料含量为25 wt%时,碳化后的BN/Lignosulfonate/NR热界面复合材料的垂直面外导热率可以达到最大值1.17Wm-1 K-1。