隨著電子電氣領域朝微型化、集成化、高功率化方向的發展，集成電路與元器件等在工作過程中產生大量的熱，熱量積聚導致產品局部溫度過高，輕則電子元器件使用壽命縮短、運行不穩定，嚴重時可能會造成器件的失效。因此如何將器件在工作過程中產生的熱量及時導走，保持其工作性能穩定，已成為科研與工程應用領域的重要研究目標。

高導熱電絕緣聚合物基復合材料因其輕質、易加工成型和耐腐蝕等優點受到人們越來越廣泛的關注。根據導熱通路理論，高導熱填料在聚合物基體中形成完善的導熱通路是提升復合材料熱導率的關鍵。研究表明，在滿足復合材料電絕緣性的前提下，采用導熱導電填料和導熱絕緣填料的協同發揮可以大幅提升材料的導熱能力。此外，將電場、磁場和高剪切場等外加場作用施加到各向異性導熱填料上，可以使填料沿某一特定方向取向，從而大幅提升該方向上的導熱能力。

四川大學鄒華維教授團隊通過利用絕緣導熱片狀氮化硼(BN)和羧基化多壁碳納米管(CNTs)的協同作用，在高速注塑成型的強剪場作用下(剪切速率≈10⁴ s^-1)，構筑了一種具有高度取向的雜化導熱填料網絡結構。片狀BN沿注射方向高度取向，而少量CNTs的加入則起到了搭接BN片和提高導熱填料堆積密度的作用，顯著提升了PC復合材料的導熱性能。與此同時，取向BN片在CNTs間發揮隔離作用，確保了材料的電絕緣性。采用高速注射成型的PC/BN(30 wt%)/CNT(2 wt%)復合材料的面內方向熱導率達到2.05 W/mK，較純PC和PC/BN(30wt%)復合材料分別提高了832%和45.4% (圖1)。通過高速注塑成型方法制備的復合材料展現出優異的導熱性能和電絕緣性能，在電子電氣、新能源、航空航天和5G通訊等領域具有重要應用前景。

掃描電子顯微鏡觀察(圖3)表明，對于高速注塑成型的PC/BN二元體系，片狀BN在高剪切力的作用下沿流動方向完全取向。對于PC/BN/CNT三元體系，CNTs橋接在取向的BN片之間，起到聯通導熱通路的作用。由圖3(d, d’, e, e’)可知，CNTs因范德華力作用會發生團聚，而CNTs在PC/BN30/CNT2中的分散水平得到改善。因此，在高剪切場作用下，由于更大的粘度，熔體會承受更大的剪切力作用而使CNTs團聚體減少。此外，分散性更好的CNTs在實現搭建更多導熱通路的同時，也有利于改善復合材料的綜合機械性能。

相關研究工作以“Highly Thermally Conductive yet Electrically Insulative Polycarbonate Composites with Oriented Hybrid Networks Assisted by High Shear Injection Molding”為題，發表在Macromolecular Materials and Engineering (DOI: 10.1002/mame.202100632)上。四川大學高分子研究所/高分子材料工程國家重點實驗室碩士研究生白楊為論文第一作者，四川大學鄒華維教授、周生態副研究員為論文共同通訊作者。本工作受到中國博士后科學基金面上項目（2020M673217），蘇州市科技局重點研發產業化項目（SG201937）和中央高校基本科研業務費項目的支持。