西工大顾军渭教授/阮坤鹏副教授Angew：本征高导热聚二甲基硅氧烷

高分子科学前沿 · 公众号 · 化学 · 2025-01-26 07:50

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近日，西北工业大学顾军渭教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》杂志在线发表题为《Liquid Crystal-Engineered Polysiloxanes: Enhancing Intrinsic Thermal Conductivity through High Grafting Density of Mesogens》的研究论文。该研究提出通过液晶环硅氧烷与八甲基环四硅氧烷开环共聚在聚二甲基硅氧烷（PDMS）上高效引入液晶基元、提升液晶基元接枝密度，进而提高PDMS本征导热性能的新策略。首先通过非稳态分子动力学模拟（NEMD）研究液晶基元接枝密度与液晶聚二甲基硅氧烷（LC-PDMS）本征导热性能的内在联系，进而以模拟结果为导向，基于开环共聚法成功制备了本征高导热LC-PDMS。当LC-PDMS分子链上液晶基元接枝密度达到77.4%时，其本征λ高达0.56 W/(m·K)，较通用PDMS（0.20 W/(m·K)）提升了180.0%。该类本征高导热LC-PDMS还兼具低介电常数（ε，2.69）和介电损耗角正切值（tanδ，0.0027）、高绝缘性能（体积电阻率高达3.51×10¹³ Ω·cm）、优异热稳定性（耐热指数高达217.8℃）和出色疏水性（水的接触角高达137.4^°）。

化学与化工学院博士生张海天为本论文的第一作者，顾军渭教授和阮坤鹏副教授为本论文的共同通讯作者。此研究工作得到国家自然科学基金、陕西省重点研发计划、陕西省科技创新团队和重庆市自然科学基金等基金项目的资助支持。

图1 LC-PDMS的非稳态分子动力学模拟建模过程及模拟结果

图2 LC-PDMS的合成示意图（a）、开环聚合机理（b）、核磁共振谱图及其局部放大图（c, c’）、分子量分布曲线（d）和相对分子质量（e）

图3 LC-PDMS的DSC曲线（a）、POM照片（b1~f3）、WAXRD谱图（g）和SAXRD谱图（h）

图4 LC-PDMS的导热性能和实际应用测试

图5 LC-PDMS的介电性能（a~c）、绝缘性能（d）和热性能（e, f）

论文信息：

Haitian Zhang, Yongqiang Guo, Yizhi Zhao, Qiuyu Zhu, Mukun He, Hua Guo, Xuetao Shi, Kunpeng Ruan*, Jie Kong and Junwei Gu*. Liquid Crystal-Engineered Polydimethylsiloxane: Enhancing Intrinsic Thermal Conductivity through High Grafting Density of Mesogens. Angewandte Chemie International Edition, 2025, 10.1002/anie.202500173.

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202500173

来源：西北工业大学

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