隨著電子設備功率和集成度提升，系統內部的功率密度越來越高。產生的大量廢熱需通過導熱硅橡膠等熱界面材料傳導至外界低溫環境中，避免器件過熱。

吸波材料應用領域

但在處理散熱問題的同時，電子設備的電磁污染、信息泄露等問題也不能忽略——在密閉環境中大量電子元器件在工作時會向外界發射電磁輻射，對周圍設備造成電磁干擾，需要在電子元器件表面貼合吸波材料來解決這一問題。而電子設備內部空間狹小，導熱硅橡膠已經占據了器件表面縫隙空間，無法疊加使用吸波材料。因此，導熱吸波材料已經成為解決電子設備高效散熱和電磁兼容問題最有效的手段。

導熱吸波材料的構成

以導熱材料為例，為了讓聚合物基材料具有導熱功能，業內一般是采用將導熱填料填入聚合物基體中實現強的散熱性，而吸波材料則是在基體中加入吸波劑。

常用的導熱填料：氧化鋁

當需要結合二者功能時，其整體研發思路，其實也與單一功能的導熱/吸波材料大致相同，即向高分子基體中添加功能填料使材料同時具有導熱/吸波功能。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、導電聚苯胺、鈦酸鋇、石墨、碳纖維等吸波劑以獲得優異的吸波性能，但填料與基體的導熱系數普遍偏低。導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。

雙功能填料應如何添加？

然而，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，使得導熱吸波材料的導熱性能與吸波性能存在此消彼長的矛盾，難以實現材料導熱性能和吸波性能的同步提升。

為了最大化地提升導熱、吸波兩種性能指標，在設計階段需考慮功能填料組分、顆粒尺寸、分布狀態以及成型工藝等多因素之間的影響關系，以下是幾種常見思路。

1、傳統雙功能填料導熱吸波復合材料

雙功能填料導熱吸波材料的制備方法較為簡單、常規，而且是目前導熱吸波材料最為廣泛的設計制備方法，即通過控制2種類型填料在基體中的配比可以制備性能良好的導熱吸波復合材料。

材料結構內部導熱網絡示意圖

Zheng等采用硅烷偶聯劑KH570對吸波填料（羰基鐵粉、碳基吸波劑）和導熱填料（Al₂O₃、ZnO等）表面改性處理，并添加微量正己烷等低溫分散劑，提升了填料與基體界面的結合性與分散性，材料的微觀結構如下圖所示。可以看出，填料分散較為均勻，在硅膠基體中密集分布，顆粒之間相互接觸，形成局部的導熱鏈或導熱網，所制備的導熱吸波復合材料反射率小于-10 dB(10~14 GHz),導熱系數大于1.5 W/(m·K)，在保證高效電磁波吸收的基礎上同時具有高效熱傳導功能。

復合材料微觀結構

但該種類型的導熱吸波材料也存在著一些問題，由于需要在基體材料中（一般為高分子聚合物）對2種不同類型的功能材料進行高填充，導致復合材料成型困難或成型后力學性能大幅下降而無法實際應用;另外，導熱劑的加入可能會影響吸波材料原有的吸波性能，2種填料之間存在相互制約，因而所制備的導熱吸波復合材料2種性能普遍不高。

2、單一雙功能填料導熱吸波復合材料

針對傳統雙功能填料導熱吸波復合材料需要導熱劑與吸收劑的同時高填充，會導致復合材料力學性能大幅下降等問題，研究者希望開發出一種單一的兼具導熱、吸波雙功能的粉體材料應用于導熱吸波復合材料的制備。

Zivkovic等采用氮化硼(BN)作為功能填料，利用BN的高導熱特性以及電磁參數可調的優點制備兼具導熱和吸波功能的環氧樹脂基材料。但由于其為非磁填料，所制備的復合材料吸波性能并不理想，因此可選用磁性顆粒填料，并改變填料在基體中的分布狀態，對填料顆粒取向化處理，提高導熱吸波復合材料的綜合性能。

Diaz-Bleis等采用外界電磁場構建水平排布的羰基鐵顆粒復合材料。研究表明，經過磁場的取向處理，復合材料的熱導率明顯提高,其取向過程如下圖所示。并且羰基鐵本身具有優良的吸波性能，所制備的復合材料具有導熱吸波的應用前景。

雖然單一雙功能粉體即可兼具導熱與吸波雙功能，但目前所制備的粉體的性能普遍不高，導熱與吸波性能依舊存在著相互制約。優異的導熱吸波復合材料需要材料內的吸波成分充分分散、隔離以提高吸波效果，材料內部的導熱成分高連續、低缺陷形成熱通路網鏈結構，急需研發新型結構的導熱吸波復合材料

3、三維網絡結構的導熱吸波復合材料

之前在《導熱復合材料中的高速公路：三維互聯網絡》中曾討論過，構建三維導熱網絡結構，在基體中能形成互連網絡，可確保導熱填料的良好分布，最大限度地減小了填料-填料界面的不利影響，進一步將吸收劑分散進三維導熱網絡結構中，保證吸收劑在基體中均勻分布，可制備出性能優良的導熱吸波復合材料。

Deul Kim等在h-BN/聚酰胺酸(PAA)復合材料中通過非溶劑的熱誘導相分離制備了柔性三維網絡結構的h-BN泡沫板（h-BN含量高達80 wt%），如下圖所示，高負載下的連續h-BN網絡結構提供了增強的導熱性和阻燃性，進一步地向h-BN泡沫板中滲入氧化鐵(Fe₃O₄)納米顆粒，使得復合材料兼具導熱與吸波雙功能，拓寬了它們在電子設備中的應用范圍。但目前以三維網絡導熱骨架結構為主，并向里滲入吸收劑的導熱吸波復合材料的研究報道并不多見，未來可能是導熱吸波復合材料發展的一個新方向

總結

目前，與國外同類產品相比，國內導熱吸波材料性能還存在一定差距。該類材料主要用于高精尖電子設備研制、生產，為避免可能存在的技術封鎖風險，因此業內近年來一直在加大自主研發力度，突破研發制備過程中的關鍵技術難題。

以下是未來導熱吸波材料的研究趨勢的可能方向：開展功能單元體模型模擬仿真及性能影響機理的研究，為實際生產制備提供理論指導；建立針對導熱吸波材料的指標參數和測試標準，實現行業統一規范的評價體系，將是導熱吸波材料行業規范發展的必經之路；研發新體系的導熱吸波功能粉體，開發真正意義上兼具導熱、吸波雙功能的粉體填料，以及利用新思路、新方法設計制備新型智能型導熱吸波材料等。

資料來源：

劉旺冠. 氮化物/納米碳/鐵氧體/硅橡膠復合材料的導熱吸波性能研究[D]. 廣東:華南理工大學，2022.

賈琨，王喆，王蓬，等. 導熱吸波材料的研究進展及未來發展方向[J]. 材料導報，2021，35(9):9133-9139，9149. DOI:10.11896/cldb.20020002.

賈琨，許曉麗，劉偉，等. 高導熱吸波材料的作用機理研究[J]. 安全與電磁兼容，2023(5):27-32. DOI:10.3969/j.issn.1005-9776.2023.05.004.

王孟奇，李維，崔正明，等. 導熱吸波材料研究進展[J]. 哈爾濱工程大學學報，2023，44(9):1465-1474. DOI:10.11990/jheu.202111046.

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