社会日新月异,科技迅猛发展,电子设备向着微型化、集成化以及柔性化方向发展,功耗急剧增加,电子设备封装材料的散热等性能面临更严峻的挑战。碳化钛(Ti3C2Tx)是一种二维MXene材料,优良的导电、介电、导热与机械性能令其在电子封装散热领域有着天然的应用优势。环氧树脂(Epoxy)固化后交联形成三维结构,具有力学性能强、收缩率低、耐腐蚀性好、稳定性高等优点,因而常作为复合材料基体应用于电子封装材料领域。据此,本文以Ti3C2Tx为填料,Epoxy为基材,制备出Ti3C2Tx/Epoxy复合材料并研究其热学、电学和力学等多方面的性能,为Ti3C2Tx在复合材料领域的应用提供实验基础与理论借鉴。首先,使用刻蚀、插层及超声剥离等方法制备出层数不同的Ti3C2Tx填料,分别记为HF-Ti3C2Tx(氢氟酸刻蚀后的填料粉末)、ML-Ti3C2Tx(剥离的多层填料粉末)与FL-Ti3C2Tx(剥离的少层填料粉末),采用扫描电子显微镜(SEM)、元素能谱分析(EDX)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)及傅里叶红外光谱分析(FT-IR)等方法对填料的微观结构进行表征,发现经历了二甲基亚砜(DMSO)插层与超声处理,Ti3C2Tx填料得到不同程度的剥离。其次,采用溶液共混与原位聚合的方法制备出HF-Ti3C2Tx/Epoxy、ML-Ti3C2Tx/Epoxy、FL-Ti3C2Tx/Epoxy复合材料,对复合材料进行SEM观察,发现填料在环氧树脂基体中分散均匀且具有一定取向。同时测试了复合材料的导热性能,结果表明HF-Ti3C2Tx填料含量为40wt%时,复合材料法向热导率最高为0.58W/(m.K),ML-Ti3C2Tx填料含量为30wt%时,复合材料面向热导率最高为3.138 W/(m·K),相较纯环氧树脂材料的热导率分别提高了 2.22倍与16.43倍。再次,研究了 HF-Ti3C2Tx/Epoxy复合材料的介电、力学与润湿性能。结果表明填料含量为40wt%时,复合材料的介电常数与介电损耗角正切值分别提高了109.28%、93.5%,弹性模量与硬度分别提高了 72.5%、24.13%,接触角降为72.18°,表现出亲水性。最后,根据本课题组己有的用于计算二维填料填充聚合物复合材料热导率的模型,建立了 Ti3C2Tx/Epoxy复合材料的热导率计算模型,计算结果与实验数据基本一致,为Ti3C2Tx填充复合材料的选择和设计提供指导。