随着电子设备功率和集成度提升，系统内部的功率密度越来越高。产生的大量废热需通过导热硅橡胶等热界面材料传导至外界低温环境中，避免器件过热。

吸波材料应用领域

但在处理散热问题的同时，电子设备的电磁污染、信息泄露等问题也不能忽略——在密闭环境中大量电子元器件在工作时会向外界发射电磁辐射，对周围设备造成电磁干扰，需要在电子元器件表面贴合吸波材料来解决这一问题。而电子设备内部空间狭小，导热硅橡胶已经占据了器件表面缝隙空间，无法叠加使用吸波材料。因此，导热吸波材料已经成为解决电子设备高效散热和电磁兼容问题最有效的手段。

导热吸波材料的构成

以导热材料为例，为了让聚合物基材料具有导热功能，业内一般是采用将导热填料填入聚合物基体中实现强的散热性，而吸波材料则是在基体中加入吸波剂。

常用的导热填料：氧化铝

当需要结合二者功能时，其整体研发思路，其实也与单一功能的导热/吸波材料大致相同，即向高分子基体中添加功能填料使材料同时具有导热/吸波功能。吸波材料通常在基体中添加铁氧体、羰基铁、羟基铁、羟基镍、羟基钴、导电聚苯胺、钛酸钡、石墨、碳纤维等吸波剂以获得优异的吸波性能，但填料与基体的导热系数普遍偏低。导热材料目前多采用氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硅、氮化硼等绝缘填料，这些填料均不具备吸波功能。

双功能填料应如何添加？

然而，由于橡胶等基体材料中功能填料的加入总量存在上限，某种（导热、吸波）填料添加量的提升必然造成另一种功能填料添加量的降低，使得导热吸波材料的导热性能与吸波性能存在此消彼长的矛盾，难以实现材料导热性能和吸波性能的同步提升。

为了最大化地提升导热、吸波两种性能指标，在设计阶段需考虑功能填料组分、颗粒尺寸、分布状态以及成型工艺等多因素之间的影响关系，以下是几种常见思路。

1、传统双功能填料导热吸波复合材料

双功能填料导热吸波材料的制备方法较为简单、常规，而且是目前导热吸波材料最为广泛的设计制备方法，即通过控制2种类型填料在基体中的配比可以制备性能良好的导热吸波复合材料。

材料结构内部导热网络示意图

Zheng等采用硅烷偶联剂KH570对吸波填料（羰基铁粉、碳基吸波剂）和导热填料（Al₂O₃、ZnO等）表面改性处理，并添加微量正己烷等低温分散剂，提升了填料与基体界面的结合性与分散性，材料的微观结构如下图所示。可以看出，填料分散较为均匀，在硅胶基体中密集分布，颗粒之间相互接触，形成局部的导热链或导热网，所制备的导热吸波复合材料反射率小于-10 dB(10~14 GHz),导热系数大于1.5 W/(m·K)，在保证高效电磁波吸收的基础上同时具有高效热传导功能。

复合材料微观结构

但该种类型的导热吸波材料也存在着一些问题，由于需要在基体材料中（一般为高分子聚合物）对2种不同类型的功能材料进行高填充，导致复合材料成型困难或成型后力学性能大幅下降而无法实际应用;另外，导热剂的加入可能会影响吸波材料原有的吸波性能，2种填料之间存在相互制约，因而所制备的导热吸波复合材料2种性能普遍不高。

2、单一双功能填料导热吸波复合材料

针对传统双功能填料导热吸波复合材料需要导热剂与吸收剂的同时高填充，会导致复合材料力学性能大幅下降等问题，研究者希望开发出一种单一的兼具导热、吸波双功能的粉体材料应用于导热吸波复合材料的制备。

Zivkovic等采用氮化硼(BN)作为功能填料，利用BN的高导热特性以及电磁参数可调的优点制备兼具导热和吸波功能的环氧树脂基材料。但由于其为非磁填料，所制备的复合材料吸波性能并不理想，因此可选用磁性颗粒填料，并改变填料在基体中的分布状态，对填料颗粒取向化处理，提高导热吸波复合材料的综合性能。

Diaz-Bleis等采用外界电磁场构建水平排布的羰基铁颗粒复合材料。研究表明，经过磁场的取向处理，复合材料的热导率明显提高,其取向过程如下图所示。并且羰基铁本身具有优良的吸波性能，所制备的复合材料具有导热吸波的应用前景。

虽然单一双功能粉体即可兼具导热与吸波双功能，但目前所制备的粉体的性能普遍不高，导热与吸波性能依旧存在着相互制约。优异的导热吸波复合材料需要材料内的吸波成分充分分散、隔离以提高吸波效果，材料内部的导热成分高连续、低缺陷形成热通路网链结构，急需研发新型结构的导热吸波复合材料

3、三维网络结构的导热吸波复合材料

之前在《导热复合材料中的高速公路：三维互联网络》中曾讨论过，构建三维导热网络结构，在基体中能形成互连网络，可确保导热填料的良好分布，最大限度地减小了填料-填料界面的不利影响，进一步将吸收剂分散进三维导热网络结构中，保证吸收剂在基体中均匀分布，可制备出性能优良的导热吸波复合材料。

Deul Kim等在h-BN/聚酰胺酸(PAA)复合材料中通过非溶剂的热诱导相分离制备了柔性三维网络结构的h-BN泡沫板（h-BN含量高达80 wt%），如下图所示，高负载下的连续h-BN网络结构提供了增强的导热性和阻燃性，进一步地向h-BN泡沫板中渗入氧化铁(Fe₃O₄)纳米颗粒，使得复合材料兼具导热与吸波双功能，拓宽了它们在电子设备中的应用范围。但目前以三维网络导热骨架结构为主，并向里渗入吸收剂的导热吸波复合材料的研究报道并不多见，未来可能是导热吸波复合材料发展的一个新方向

总结

目前，与国外同类产品相比，国内导热吸波材料性能还存在一定差距。该类材料主要用于高精尖电子设备研制、生产，为避免可能存在的技术封锁风险，因此业内近年来一直在加大自主研发力度，突破研发制备过程中的关键技术难题。

以下是未来导热吸波材料的研究趋势的可能方向：开展功能单元体模型模拟仿真及性能影响机理的研究，为实际生产制备提供理论指导；建立针对导热吸波材料的指标参数和测试标准，实现行业统一规范的评价体系，将是导热吸波材料行业规范发展的必经之路；研发新体系的导热吸波功能粉体，开发真正意义上兼具导热、吸波双功能的粉体填料，以及利用新思路、新方法设计制备新型智能型导热吸波材料等。

资料来源：

刘旺冠. 氮化物/纳米碳/铁氧体/硅橡胶复合材料的导热吸波性能研究[D]. 广东:华南理工大学，2022.

贾琨，王喆，王蓬，等. 导热吸波材料的研究进展及未来发展方向[J]. 材料导报，2021，35(9):9133-9139，9149. DOI:10.11896/cldb.20020002.

贾琨，许晓丽，刘伟，等. 高导热吸波材料的作用机理研究[J]. 安全与电磁兼容，2023(5):27-32. DOI:10.3969/j.issn.1005-9776.2023.05.004.

王孟奇，李维，崔正明，等. 导热吸波材料研究进展[J]. 哈尔滨工程大学学报，2023，44(9):1465-1474. DOI:10.11990/jheu.202111046.

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