Films composites diélectriques à base de polymères avec d'excellentes capacités de stockage d'énergie diélectrique et de gestion thermique

Résumé L'orientation vers la miniaturisation, l'intégration et l'adaptabilité environnementale extrême dans les dispositifs électroniques impose des exigences strictes en matière de densité d'énergie et de conductivité thermique des matériaux diélectriques polymères. Ici, le défi de longue date d'améliorer simultanément la constante diélectrique et la conductivité thermique grâce à une stratégie de "synergie d'interface hétérogène - double remplissage" est abordé. Des nanosheets d'azoture de bore hydroxylé (BNNS) et de graphène réduit (rGO) sont codispersés dans une matrice de polyimide (PI), formant des réseaux continus qui facilitent le transport diélectrique et thermique efficace. Des liaisons hydrogène robustes entre les BNNS hydroxylés, le rGO et le PI établissent des interfaces stables, tandis que l'inadéquation de permittivité entre BNNS et rGO induit une polarisation interfaciale, donnant une constante diélectrique de 12,6 à 1 kHz. Le réseau interpénétrant BNNS/rGO facilite un transport phonon efficace, résultant en une conductivité thermique de 13,6 W (m K) −1. De plus, la grande taille latérale des BNNS ultramincis supprime la propagation de l'avalanche, maintenant une force de claquage élevée de 440 kV mm −1. Notamment, le composite présente une densité d'énergie de décharge de 4,6 J cm − 3 avec une efficacité de charge-décharge de plus de 90 % à 150 °C, surpassant la plupart des matériaux diélectriques polymères avancés. Ce travail surmonte le compromis entre les propriétés diélectriques et thermiques des nanocomposites polymères-inorganiques, offrant une stratégie convaincante pour le développement de films diélectriques haute performance pour l'électronique avancée.