近日，昆明理工大学化学工程学院磷化工团队与西北工业大学SFPC课题组合作，在高性能导热、阻燃高分子材料研究方面取得重要进展，相关研究成果以“Highly Thermally Conductive and Flame-Retardant Waterborne Polyurethane Composites with 3D BNNS Bridging Structures via Magnetic Field Assistance”为题在著名学术期刊Nano-Micro Letters（2023IF=31.6，1区Top期刊）发表。

现代精密电子元器件的快速发展对电子封装材料的热管理性能提出了新的挑战。氮化硼纳米片（BNNS）具有优异的绝缘性能和面内导热性能，已经被广泛应用于热管理材料的增强填料。然而，BNNS的横向热导率较低，开发精确控制其在基材中排布微结构的方法，优化热传导通路的微观结构设计充分发挥BNNS导热增强能力，对于满足现代电子设备对高效散热管理和热失控安全需求至关重要。

基于此，本研究开发了一种具有三维导热网络的复合材料（Ho/U-BNNS/WPU），通过同时引入磁性改性氮化硼纳米片（M@BNNS）和非磁性有机接枝氮化硼纳米片（U-BNNS）至水性聚氨酯（WPU）中，并在水平磁场下同步成型得到复合材料。研究结果表明，由M@BNNS沿磁场方向排列形成的连续面内导热通路，结合U-BNNS所构建的桥接结构，使Ho/U-BNNS/WPU复合材料表现出优异的面内（λ//）和面间（λ⊥）导热性能。尤其是，当M@BNNS和U-BNNS的添加量分别为30 wt%和5 wt%时，复合材料的λ//和λ⊥分别达到11.47 W/(m·K)和2.88 W/(m·K)，其中λ⊥较单一面内取向复合材料提升了194.2%。同时，Ho/U-BNNS/WPU作为LED和芯片的热界面材料展现出卓越的热管理能力。此外，该复合材料还表现出优异的阻燃性能，其热释放速率峰值和总热释放量相较于纯WPU分别降低了58.9%和36.9%。因此，本研究为高分子复合材料的导热结构构筑及高效阻燃体系设计提供了新思路，在电子封装领域展现出广阔的应用前景。

论文第一作者为磷化工团队姜豪博士，通讯作者为磷化工团队谢德龙教授和西北工业大学顾军渭教授。该研究工作得到了国家自然科学基金（22268025）和云南省重点研发计划项目（202403AP140036）和云南省基础研究计划项目（202201AT070115, 202201BE070001-031）等基金，以及云南省磷化工节能与新材料重点实验室和云南省环境友好高分子国际联合实验室等平台的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-025-01651-1