Fabrication of flexible electrospun polyimide mat with improved thermal conductivity

Abstract

오늘날의 전자 장치는 전자 산업의 빠른 발전으로 유연하고 착용 가능하며 소형화, 고집적화 및 다기능화되고 있다. 그에 따라 효과적인 방열 기능을 갖춘 유연한 소재의 중요성이 커지고 있다. 고분자는 경량, 유연성, 저렴한 비용 및 전기 절연 특성으로 인해 전자 응용 분야에서 매력적인 재료로 주목을 받고 있다. 그러나 고분자는 낮은 열전도율로 인해 일부 응용 분야에서 제한된다. 따라서 고분자 분자 사슬의 배열을 이용하여 고분자의 열전도율을 높이기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 전기방사기법 (Electrospinning) 및 열연신법 (Hot-stretching)을 이용하여 나노섬유 폴리이미드 매트를 제작하였다. 분자 사슬이 정렬된 나노섬유 폴리이미드 매트를 얻기 위해 전기방사기법을 사용하였으며 열전도율을 더욱 높이기 위해 열연신법을 수행하였다. 열연신법을 적용하기 위해 유연한 그룹을 갖는 디아민과 이무수물로부터 열가소성 폴리이미드를 합성하였다. 미연신 및 연신 전기방사 폴리이미드 매트의 열전도율은 레이저 플래시를 사용하여 측정되었으며 벌크 폴리이미드보다 향상된 열전도율을 보였다. 또한, 굽힘 및 인장 시험을 통해 미연신 및 연신 전기방사 폴리이미드 매트의 기계적 물성을 측정하였다.|Today’s electronics devices have become flexible, wearable, miniaturization, highly integrated and multi-functionality with the fast development of electronics industry. Therefore, the importance of flexible materials with effective heat dissipation is growing. Polymers have been in the spotlight as attractive material in electronic application because of lightweight, flexibility, low cost and electrical insulation property. However, polymers have limitations in some applications due to low thermal conductivity. So, many studies have been conducted to increase the thermal conductivity of polymers by using the alignment of polymer molecular chain. In this study, nanofibrous polyimide mats were fabricated using electrospinning and hot stretching method. Electrospinning was used to obtain nanofibrous polyimide mat with aligned molecular chains and hot-stretching method was performed to further increase the thermal conductivity. To apply hot-stretching method, a thermoplastic polyimide was synthesized from diamine and dianhydride with flexible segment. Thermal conductivity of un-stretched and stretched electrospun polyimide mats were measured using a laser flash and exhibited improved thermal conductivity than that of bulk polyimide. Also, mechanical properties of un-stretched and stretched electrospun polyimide mats were measured through the bending and tensile test.