米蘭理工大學(xué)與意法半導(dǎo)體（STMicroelectronics）研究團隊在《Polymer》期刊發(fā)表論文，宣布開發(fā)出適用于直寫成型（DIW）3D打印的環(huán)氧樹脂油墨。該油墨以六方氮化硼為填料，顯著提升了傳統(tǒng)塑料樹脂的熱耗散能力。

塑料通常導(dǎo)熱性能較差，熱導(dǎo)率在0.1至0.5 W/(m·K)之間，而電子元器件需要兼具散熱與電氣絕緣的材料。六方氮化硼具備上述特性，其片層面內(nèi)熱導(dǎo)率可達2000 W/(m·K)。研究指出，樹脂中顆粒的取向?qū)π阅苤陵P(guān)重要，擠出過程中噴嘴的剪切力會使顆粒沿打印方向旋轉(zhuǎn)排列。

團隊采用由DGEBA、雙氰胺和二脲組成的B階環(huán)氧體系，加入15%氣相二氧化硅及Zui高30%氮化硼進行混合。純樹脂因流動性過強無法直接打印，僅靠二氧化硅可提供53 Pa的屈服應(yīng)力。對比兩種粒徑填料發(fā)現(xiàn)，納米級氮化硼片層（BNNS，寬約130 nm）將屈服應(yīng)力提升至306 Pa，而微米級片層（BNMP，寬約8 μm）影響較小。對于晶格圖案的可打印性指數(shù)，兩種填料各占15%的混合物表現(xiàn)（0.99），純納米油墨因黏度過高干擾沉積達到1.06。

在熱性能方面，含30%微米級氮化硼的油墨面內(nèi)熱導(dǎo)率達到1.20 W/(m·K)，相比純樹脂的0.24 W/(m·K)增幅約為400%。納米級填料僅達到0.80 W/(m·K)，作者將其歸因于更小顆粒具有更大的界面面積，導(dǎo)致聲子散射加劇。油墨顆粒取向度介于86%至95%之間，打印工藝使材料的各向異性較澆鑄樣品提高了Zui高9%。

熱穩(wěn)定性與電學(xué)性能方面，復(fù)合油墨的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從122℃升至Zui高137℃，分解溫度從343℃升至348℃。介電常數(shù)與介質(zhì)損耗因子則保持不變，分別為3.3至3.5和0.04。研究團隊表示，該材料潛在應(yīng)用場景包括電子外殼及導(dǎo)熱部件，例如用于顯卡和處理器的獨立安裝式散熱器。