Tengbo Ma, Kunpeng Ruan, Yongqiang Guo*, Xuetao Shi, Ben Bin Xu, Junwei Gu*. Thermal conduction pathways with specific angles and distributions improve the thermal conductivity of copper wire/poly(lactic acid) composites. Journal of Materials Science &Technology, 2026, 262: 261-269. 

https://doi.org/10.1016/j.jmst.2025.10.041

导热通路间的夹角及分布方式是调控高分子复合材料导热性能的关键结构参数，但其对导热系数的深层次影响关系仍不清晰，制约了高导热复合材料的结构设计与性能优化。本文采用3D打印技术构筑了铜线（Cw）导热通路在聚乳酸（PLA）二维平面内夹角和分布方式可控的复合材料（2D Cw/PLA）。结果表明，2D Cw/PLA复合材料的导热系数（λ）与Cw导热通路夹角θ（0^o≤θ≤90^o）和分布均衡度K（0≤K≤1）成正相关。当Cw的体积分数为12.6 vol%、Cw导热通路互相垂直（θ=90^o）且均匀分布（K=1）时，2D Cw/PLA复合材料的面内导热系数（λ_//）达3.65 W/(m·K)，较Cw导热通路互相平行（θ=0^o）且完全非均匀分布（K=0）的Cw/PLA复合材料λ_//（2.59 W/(m·K)）提高了40.9%，约为纯PLA的λ（0.26 W/(m·K)）的14倍。基于优化的几何平均导热模型，建立了Cw导热通路夹角和分布均衡度与2D Cw/PLA复合材料λ的量化关系，由其计算的理论λ与实际λ比值的平均值为1.04，揭示了导热通路夹角与分布均衡度对复合材料导热系数的定量影响机制。本研究不仅深化了对导热通路构效关系的理解，更为未来高性能导热复合材料的结构精准设计提供了重要的理论支撑与实践路径。

关键词： 3D打印, 导热通路, 导热复合材料, 导热通路夹角, 导热通路分布

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