图1为相变复合材料的合成过程，在温度梯度的诱导下，h-BN片受到单方向生长冰晶的挤压有序连接，经进一步冷冻干燥使冰升华，获得具了有结构稳定且不塌陷的h-BN网络，再通过浸渍将其与石蜡（PW）混合，获得h-BN/PW相变复合材料B-BN-X（X为h-BN的负载量），随机混合而成的h-BN/PW相变复合材料记为R-BN-X（X为h-BN的负载量）。

图2. h-BN 气凝胶和 h-BN/PW 复合材料的形貌。(a-c) 10 wt%、(d-f) 20 wt% 和 (g-i) 30 wt% h-BN 负载量的 h-BN 气凝胶的俯视示意图和 SEM 图像。(j-k) 具有 20 wt% h-BN 的 h-BN 气凝胶的侧视图示意图和 SEM 图像。(l) h-BN/PW 复合材料的 SEM 图像，白色圆圈表示 h-BN 的存在，白色方框表示 PW。

图2显示了B-BN-X复合材料的结构形貌，h-BN片形成了连续的传热路径（图2j和k），并且h-BN和PW之间未出现不混溶的现象（图2l）。h-BN气凝胶的形态随着h-BN的负载量的增大而有很大变化，与负载了20 wt% h-BN的气凝胶（图2d-f）相比，10 wt% h-BN含量的气凝胶层间距离较窄（图2a-c），当h-BN的负载量增加到30 wt%时，平行层结构变为蜂窝状结构（图2g-i）。

图3展现了相变复合材料的热性能。h-BN与PW复合良好（图3a-d），B-BN-X表现出不同方向的导热增强，在平行冰晶的方向有了更大的提升（图3e）。R-BN-20中随机分散的h-BN片无法相互连接，不利于形成有效的导热网络，并且会导致PW内部的传热变的混乱（图3h）, 而B-BN-20中连续连接的h-BN热传导网络（图3g）降低了填料与PW之间界面的热阻。热传递的测试结果也展现了B-BN-20内部传热效率的提升（图3f）。

图4. B-BN-20和对照样品的防止泄漏试验。样品在60.0 °C烘箱中（a）0 min（b）10 min、（c）20 min、（d）120 min时的形态图像（从左至右分别为pure-PW、R-BN-20、B-BN-20)；（e, f）60 °C环境下B-BN-20的形态变化（f1,2,3为泄漏试验后B-BN-20的图像）；（g）XRD和（h）TG的泄漏和保留B-BN-20。（i）B-BN-20泄漏试验后的质量变化。

图4展现的防泄漏测试结果表明，B-BN-20中h-BN导热网络的多孔结构所具有的毛细力和表面吸附力可以有效抑制PW的泄漏，具有可靠的结构稳定性。

图5. B-BN-20和R-BN-20的电池散热性能表征。（a）用B-BN-20包裹的电池和控制材料在室温1 C-6 C恒电流充放电速率下的表面温度；（b）B-BN-20包裹的电池的累积温度变化和（c）对应的红外图像（从左到右：裸电池、Pure-PW包裹、R-BN-20包裹和B-BN-20包裹电池）；（d）用B-BN-20包裹的电池与对照材料在2-5 °C连续恒电流充放电过程中的温度差异。

图5显示了相变复合材料在电池散热中的作用。包裹了R-BN-20和B-BN-20的电池的表面温度在相同的充放电速率下逐渐降低。B-BN-20依靠更有效的传导网络传递电池表面的热量，比R-BN-20具有更强的散热能力，包裹B-BN-20的电池在6 C放电结束时电池表面的最高温度为37.7 °C（图5a）。2 C-5 C连续充放电过程后， B-BN-20包裹的电池表面温度温度与处于空气中的电池表面温度温差为6.9 °C（图5b-d）。

电池热管理对于电动汽车的发展至关重要，基于相变散热系统的研究中，导热网络的结构调控和应用有很大的拓展空间。本文设计了具有有序且相互连接的h-BN三维网络，并系统地研究了h-BN取向结构对动力电池热管理性能的影响，聚焦于氮化硼微观到宏观尺度的排列，实现了复合材料导热性能的提升，这对于二维材料的三维构筑、热管理材料的设计、动力电池安全性等领域都具有重要的借鉴意义。

相关工作以“Ultrafast battery heat dissipation enabled by highly ordered and interconnected hexagonal boron nitride thermal conductive composites”为题发表在Green Energy & Environment期刊，共同第一作者为研究生王卓雅和张凯航，通讯作者为陆盈盈教授。