5G時代巨大數(shù)據(jù)流量對于通訊終端的芯片、天線等部件提出了更高的要求，器件功耗大幅提升的同時，引起了這些部位電子零部件發(fā)熱量的急劇增加，同時電磁雜波污染問題日趨嚴(yán)重，無論是使用單一的散熱材料還是吸波材料都無法滿足市場的要求，因此要解決電子設(shè)備面臨的散熱和電磁干擾問題，開發(fā)具有導(dǎo)熱和吸波的多功能材料是當(dāng)下緊迫的需求。當(dāng)前5G射頻芯片、毫米波天線、無線充電、無線傳輸、IGBT、印刷線路板、AI、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)?dǎo)熱、吸波屏蔽材料的需求推動著該領(lǐng)域飛速發(fā)展。

使用熱界面材料是電子器件進(jìn)行熱管理的常用解決方案，導(dǎo)熱吸波材料則是在此基礎(chǔ)上的一種升級，在導(dǎo)熱填料中混入吸波劑與橡膠基體材料復(fù)合，既是吸收電磁波，能消除電磁干擾，也是能傳導(dǎo)熱量的導(dǎo)熱材料。吸波材料通常在基體中添加鐵氧體、羰基鐵、羥基鐵、羥基鎳、羥基鈷、導(dǎo)電聚苯胺、鈦酸鋇、石墨、碳纖維等，但填料與基體的導(dǎo)熱系數(shù)普遍偏低；導(dǎo)熱材料目前多采用氧化鋁、氧化鎂、氮化鋁、氮化硅、氮化硼等絕緣填料，這些填料均不具備吸波功能。

同時，由于橡膠等基體材料中功能填料的加入總量存在上限，某種（導(dǎo)熱、吸波）填料添加量的提升必然造成另一種功能填料添加量的降低，使得導(dǎo)熱吸波材料的導(dǎo)熱性能與吸波性能存在此消彼長的矛盾，難以實現(xiàn)材料導(dǎo)熱性能和吸波性能的同步提升。目前導(dǎo)熱吸波材料的研發(fā)只能通過綜合協(xié)調(diào)兩種填料的添加比例來平衡材料的導(dǎo)熱、吸波兩種性能指標(biāo)，無法滿足敏感電子器件對材料兼具電磁波吸收功能和高效熱傳導(dǎo)能力的要求。另外，在電子設(shè)備內(nèi)部，導(dǎo)熱吸波材料不僅要考慮自身的散熱與電磁波吸收性能，更要注意自身的柔性、導(dǎo)電性、力學(xué)性等以防在使用過程中導(dǎo)致材料自身失效或者造成電子設(shè)備的損壞。

導(dǎo)熱吸波墊片

因此，針對傳統(tǒng)雙功能填料導(dǎo)熱吸波復(fù)合材料需要導(dǎo)熱劑與吸收劑的同時高填充，會導(dǎo)致復(fù)合材料力學(xué)性能大幅下降等問題，開發(fā)出一體化的兼具導(dǎo)熱、吸波雙功能的材料應(yīng)用于導(dǎo)熱吸波復(fù)合材料的制備成為備受關(guān)注的方向。其中，碳基材料具有高熱導(dǎo)率和良好的吸波性能，因此在導(dǎo)熱吸波領(lǐng)域中表現(xiàn)出了極大的應(yīng)用潛力。碳導(dǎo)熱材料包括碳納米管、石墨烯和碳纖維等，是已知材料中熱導(dǎo)率最高的類型。碳材料主要通過介電損耗來衰減電磁波，由于具有高比表面積、高介電常數(shù)和優(yōu)異的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，被廣泛用于高頻電磁波吸收材料的制備。

然而，純碳材料過高的電導(dǎo)率反而會使其阻抗失配，不利于電磁波的吸收，同時需要經(jīng)過特殊處理，尤其是碳纖維在特定取向才能有高導(dǎo)熱的發(fā)揮，如何通過表面修飾改性以及結(jié)構(gòu)調(diào)控來達(dá)到碳基材料在導(dǎo)熱、吸波兩種功能性上的協(xié)調(diào)應(yīng)用，就需要在材料結(jié)構(gòu)設(shè)計及制備技術(shù)上大做文章了。

在2024年3月3日-5日在蘇州舉辦的“2024年全國導(dǎo)熱粉體材料創(chuàng)新發(fā)展論壇（第4屆）”，將由來自湖南大學(xué)的韓飛副教授帶來報告“熱界面材料用碳基填料的開發(fā)”。本報告重點介紹球形石墨和高導(dǎo)熱碳纖維在熱界面材料中的技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用性能，并對相關(guān)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了展望。報告內(nèi)容主要分為以下五個部分：（1）碳基材料背景介紹；（2）石墨和碳纖維的表面修飾改性；（3）碳材料表面絕緣涂層設(shè)計；（4）碳纖維取向結(jié)構(gòu)設(shè)計；（5）導(dǎo)熱吸波一體化碳基復(fù)合材料。

報告人簡介

韓飛，湖南大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師，湖湘青年英才，新加坡國立大學(xué)博士后，斯坦福大學(xué)研究助理，從事導(dǎo)熱、吸波、屏蔽粉體材料的研究工作，在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等國內(nèi)外權(quán)威刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項，主持了國家自然科學(xué)基金、湖南省人才創(chuàng)新計劃項目、湖南省重點研發(fā)計劃、長沙市科技計劃項目等多項重要科研項目，獲得中國復(fù)合材料學(xué)會科技進(jìn)步二等獎（2021年）。

蘇州導(dǎo)熱材料論壇會務(wù)組

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