芳纶绝缘纸是能源电力、航空航天等领域的重要战略材料，其发展对构建国际竞争新优势、引领关键装备升级换代、保障国家能源安全具有重大意义。绝缘系统中芳纶绝缘纸的导热性能至关重要。传统芳纶绝缘纸导热性能较差，已难以满足日趋严苛的应用需求，成为制约相关装备进一步发展的瓶颈。现有提升芳纶绝缘纸导热性能的方法依赖于加入大量导热填料，往往导致绝缘纸机械、电气性能退化，普遍存在导热、绝缘、机械性能不可调和的矛盾。如何解耦高导热、高绝缘、高机械强度之间的矛盾关系是关键。
围绕这一核心问题，近年来电气工程学院青年教师任俊文副研究员及其合作者，深入分析了芳纶绝缘纸中声子传播、电荷输运、应力传递的物理化学内涵，探索了多种策略解决芳纶绝缘纸难以多功能一体化提升难题，成功研发了一系列兼具高导热、高击穿强度及力学强度的多功能芳纶绝缘纸（Adv. Compos. Hybrid Mater. 2024, 7, 5,EIS高被引，ESI热点论文，J. Appl. Phys.2023, 133, 215301;Ind. Eng. Chem. Res. 2022, 61, 8881−8894,封面论文;Mater. Design, 2021, 210, 110124;J. Mater. Chem. C, 2021, 9, 2904,ESI高被引;Compos. Interf, 2021, 11, 1067-1080等）。
近日，任俊文等人从多维纳尺度基元微界面工程出发，利用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）对高导热填料（BNNS）进行非共价改性，优化了BNNS在芳纶纳米纤维（ANF）网络结构中的分散特性，进一步通过真空辅助抽滤结合热压工艺，成功制备出了具有规整结构的ANF/BNNS@PVP复合绝缘纸。PVP与ANF之间的强界面氢键作用以及规整的砖-泥结构，优化了声子在复合绝缘纸中的传输特性，提升了应力传递和电荷耗散，赋予复合绝缘纸超高热导率（~14.5 W m-1K-1）、优异的力学强度（~184 MPa）和击穿强度（~274 kV mm-1）。相关成果以题为“Highly thermoconductive and mechanically robust boron nitride/aramid composite dielectric films from non-covalent interfacial engineering” （DOI：10.1007/s42114-023-00816-z）发表在国际知名期刊《Advanced Composites and Hybrid Materials》(最新影响因子23.2)，并成功入选ESI高被引论文（Highly Cited Paper）以及ESI热点论文（Hot Papers）。
图1芳纶复合绝缘纸的结构-性能略图
论文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s42114-023-00816-z
第一作者简介：
任俊文，副研究员/博导，william威廉亚洲官方电气工程学院，先进电工材料与新型电气设备研究团队，研究领域主要聚焦能源电工装备用高性能环氧树脂、高品质芳纶绝缘纸的多功能化、构-性联调及其服役可靠性。主持国家自然科学基金面上项目、青年基金项目，四川省重点研发项目，中国博士后科学基金面上项目，国家重点实验室开放基金（2项）以及多项能源领域头部企业的委托项目共20余项，项目总经费超过1000万元；发表SCI学术论文40余篇，授权国家发明专利25项；获第八届中国创新挑战赛优胜奖（大会最高奖项），担任IEEE PES 电力电容器中国委员会理事、国家电力行业电力电容器标准委员会委员以及多个电力能源领域的专业技术委会委员，担任电气绝缘领域权威期刊《绝缘材料》青年编委，多次担任相关学术会议分会场主席，并受邀多个大会特邀报告。
Email:jwren_scu@163.com；myboyryl@scu.edu.cn
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通讯作者简介：
贾申利，william威廉亚洲官方电气工程学院教授/博士生导师，先进电工材料及新型电气设备研究团队带头人；国家杰青，入选国家“百千万人才工程”；国际真空放电及绝缘会议常设国际科技委员会主席，Chairman of ISDEIV PSIC；国际电工委员会IEC直流断路器标准工作组召集人（Convenor of IEC SC17A WG 64）；国际电力开关开断研究组织（电流零点俱乐部）委员，（Current Zero Club）；CIGRE，无SF6开关性能工作组成员（Working Group A3.41）；CIGRE，先进直流开关技术工作组（Working Group A3/B4.34）；IEEE PC37.01 工作组成员。主要从事电力开关技术、放电等离子体、电工材料等领域的研究工作。获得教育部“新世纪优秀人才支持计划”；国家科技进步二等奖，教育部自然科学一等奖等奖励。作为项目负责人，主持国家自然科学基金重点及面上项目5项、XX重大专项课题9项、重点研发计划课题1项、国际合作项目4项，主持国家电网公司等行业骨干企业横向科研课题多项。
Email:jiashenli@scu.edu.cn
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