填料与聚合物基体之间的界面热传导在决定聚合物基热界面材料（TIMs）的热性能方面起着关键作用。然而，定量评估填料与聚合物在界面处的热传递行为仍然具有挑战性。
中国石油大学（北京）缪婷婷副教授等研究团队采用聚多巴胺（PDA）和硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTS）对石墨烯-聚合物界面进行非共价功能化修饰。利用光热拉曼光谱技术，原位测量了功能化前后负载在聚二甲基硅氧烷（PDMS）上的1-5层石墨烯的本征热导率和界面热导（ITC）。
结果表明，PDA及PDA/APTS修饰显著增强了界面耦合。尽管功能化后石墨烯的本征热导率下降了约10%，但石墨烯-PDMS的界面热导得到了大幅提升。对于单层石墨烯，其界面热导从原始的3.02×10⁷ Wm⁻²K⁻¹提升至PDA功能化后的3.96×10⁷ Wm⁻²K⁻¹，以及P/A（PDA/APTS）功能化后的5.09×10⁷ Wm⁻²K⁻¹。
总体而言，PDA功能化使界面热导提高了25-30%，而PDA/APTS协同功能化则带来了更为显著的65-70%的提升。该策略在有意调控界面耦合的同时，很大程度上保持了石墨烯的本征结构。为了评估界面调控的宏观效果，制备了含0.10-0.60 wt%石墨烯的复合材料，并测量了其体相热导率。有效介质理论拟合证实，热导率的增强主要源于界面热传输的改善。这些发现表明，在石墨烯-聚合物界面构建化学与振动连续通路，是实现优异复合材料热性能的有效途径。
亮点
- 原位拉曼光谱定量揭示界面传热。
- P/A 功能化通过更强的界面耦合作用，使 ITC 提高高达 70%。
- 功能化处理后，石墨烯的热导率仅降低了 10%。
- 更强的界面耦合作用增强了ITC，从而主导了复合材料的热传输。
该研究以题为“Non-covalent interface engineering of graphene-PDMS composites revealed by in-situ thermal measurement”发表在《Carbon》
DOI：10.1016/j.carbon.2026.121754
本文来自导热邦，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
