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水凝胶是一种具有三维网络结构的交联聚合物,能够在水中溶胀达到平衡,含有大量的水份并且不会在水中溶解,与人体组织的结构相似。人工合成的水凝胶在应用中具有强度低的缺点,不能满足实际需要。近年来,提高水凝胶强度的研究受到人们重视。同时,随着水凝胶应用的推广,科研人员开始把水凝胶作为电子元器件的衬底或封装来使用,以制备柔性可拉伸电子器件。但是电子器件在工作时会发热影响器件的工作性能,所以为了使电子器件正常持续地工作,水凝胶热导性能和机械性能的提高就变得尤为重要。 本论文研究了以六方氮化硼二维材料为基础的复合水凝胶的制备及其性能,特别是热导率和机械性能的研究。文章主要论述了: (1)通过液相剥离法制备出胆酸钠功能化的氮化硼纳米片。 (2)将氮化硼纳米片成功与聚乙烯醇水凝胶复合形成复合水凝胶。通过氮化硼纳米片的复合,水凝胶的机械性能得到较大的提高。随着氮化硼纳米片含量的增加,复合水凝胶的热导率整体呈现增加的趋势,当氮化硼纳米片的质量分数为5wt%时,其热导率比聚乙烯醇水凝胶的热导率高7%。 (3)通过冻干法制备出含有不同氮化硼浓度的气凝胶。 (4)将不同浓度氮化硼气凝胶与丙烯酰胺溶液复合,制备出氮化硼气凝胶/丙烯酰胺复合水凝胶。当氮化硼质量分数为0.35wt%时,复合水凝胶在80%应变条件下的压缩强度能达到丙烯酰胺水凝胶的16.7倍。当氮化硼质量分数为6.7wt%时,复合水凝胶的热扩散率比丙烯酰胺水凝胶的热扩散率高96.2%,其热导率比纯丙烯酰胺水凝胶的热导率高87%。 本论文的研究成果为水凝胶热导性能和机械性能的提高提供了新方法,在水凝胶实现高性能柔性电子器件的应用上意义重大。