近日，西北工业大学顾军渭教授团队在《Advanced Science》期刊在线发表题为《Highly Thermally Conductive Liquid Crystalline Epoxy Resin Vitrimers with Reconfigurable, Shape-Memory, Photo-Thermal, and Closed-Loop Recycling Performance》的研究论文。
图1 LCER类玻璃高分子的制备以及二硫键和酯键交换示意图
图2 LCER的再加工以及再加工前后的力学性能和导热性能（a-d）；LCER的三重形状记忆和3D永久形状重构（g、h）
传统热固性环氧树脂的低本征导热性能、低韧性、不可再加工和回收性严重限制了其在柔性电子领域的应用和可持续发展。本研究将液晶环氧（LCE）与动态共价键（酯键和二硫键）引入到通用双酚A型环氧树脂（E-51）固化网络中，制备了具有可再加工和回收性的柔性高本征导热液晶环氧（LCER）类玻璃高分子。通过调节LCE与E-51的比例，LCER类玻璃高分子表现出可调控的机械性能，能够从软弹性体过渡到强韧体。当LCE与E-51的比例为75 mol%：25 mol%时，LCER兼具出色的导热性能和机械性能，其面内导热系数为1.27 W m-1K-1，超过E-51（0.61 W m-1K-1）的两倍；拉伸强度和韧性分别提高到14.1 MPa和20.1 MJ/m3，是E-51的2.88和2.45倍。同时，液晶独特的相变性和动态共价键的可交换性赋予LCER三重形状记忆、3D永久形状重构等功能，经过四次重塑的导热系数和拉伸强度可分别保持在原始性能的94%和72%。此外， LCER中0.5 wt%碳纳米管（CNTs）的加入，使其具有稳定的光热转换性能，并能在808 nm的近红外光下实现可控“开”和“关”切换。同时，CNTs/LCER 类玻璃高分子在近红外光下能够实现精准光致驱动、形状记忆、局部自修复和自焊接，并可以实现闭环回收和快速降解。
图3 CNTs/LCER的光热转换效应（a-c）；CNTs/LCER的光致驱动、局部自修复和自焊接性能（d-f）
图4 CNTs/LCER的闭环回收（a-h）和降解性能研究（i、j）。
本工作有效解决了环氧树脂本征导热性能差、不可再加工和回收的关键难题，为环氧树脂在新一代绿色环保的电子封装、软体机器人和可穿戴设备等领域的应用和发展提供了新的研究思路。2022级硕士研究生张峰源为论文的第一作者，张军亮副教授和顾军渭教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目、陕西省重点研发计划、陕西省自然科学基础研究计划、陕西省科技创新团队、重庆市自然科学基金等的资助支持。
论文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202410362
（来源：西北工业大学 版权属原作者 谨致谢意）
