Порог тепловой перколяции и тепловые свойства композитов с высоким содержанием наполнителей из графена и нитрида бора

Изучены тепловые свойства эпоксидных композитов с высоким содержанием наполнителей — до f ≈ 45 об. % — случайно ориентированных электрически проводящих наполнителей из графена и электрически изолирующих наполнителей из нитрида бора. Показано, что оба типа композитов демонстрируют выраженный порог тепловой перколяции при доле наполнителя fT > 20 об. %. Необходимая для достижения тепловой перколяции загрузка графена fT значительно выше загрузки fE, при которой возникает электрическая перколяция. Наполнители из графена превосходят нитрид бора по способности повышать теплопроводность. Установлено, что теплоперенос в композитах с высоким содержанием наполнителя (f ≥ fT) определяется теплопроводностью через сеть перколирующих наполнителей. Неожиданно выявлено, что тепловые характеристики композитов с высоким содержанием наполнителя сильно зависят от поперечной (сквозной) теплопроводности квазидвумерных наполнителей. Полученные результаты проясняют дискуссионный механизм тепловой перколяции и способствуют разработке поколений эффективных тепловых интерфейсных материалов для электронной техники.