随着 5G 技术的快速发展，电磁波已广泛应用于军事设施、医疗器械、航天航空以及电子通信等领域，然而由此产生的电磁污染（电磁辐射与干扰）不仅会影响设备的正常运行，还会威胁人体的健康。目前，减少或消除电磁污染常使用电磁屏蔽技术或吸波材料。然而，吸波材料在吸收电磁波过程中会产生大量的热，由于电子设备内空间狭小，且如今功耗提升导致其发热量也在增加，若无法及时将废热传导至设备外部，就会出现电子产品性能下降甚至设备失效等问题，因此，在解决电磁污染的同时，散热问题也不容忽视。如何在保证材料具有良好吸波性能的条件下，有效地提高其导热性能成为了当前电子设备应用的关键问题。

为达到理想的吸波效果，吸波材料应满足两个基本要求：

（1）具有良好的阻抗匹配特性，以保证入射电磁波能够顺利地进入吸波材料内部而不会在表面发生反射；

（2）对电磁波的衰减能力强，能快速将进入吸波材料的电磁波最大可能转换成热能耗散掉。

评估材料的吸波性能，可以采用反射损耗RL和RL< -10 dB的有效吸收带宽等指标进行综合评价。

吸波材料特性及原理可详见以下往期文章：

1.电子电气设备不可少：电磁屏蔽吸波功能材料

2.军事武器的隐身好帮手：氧化铝基吸波材料

而若将导热材料应用于电磁波吸收中，能够有效解决电子设备的散热以及电磁污染等问题。目前，应用于电磁波吸收的导热材料的导热性能指标为热导率(λ)>1.5 W/(m·K)，影响材料热导率主要有化学成分、晶体结构、温度、分子量和密度等因素。根据组成成分的不同，可将导热材料分为金属材料、陶瓷材料、碳材料及其复合物和导热高分子材料及其复合物。

常见导热材料的热导率

1.金属材料

常见的金属材料包括银、铜、镍、铁等金属及其合金，热导率一般在10-400 W/(m·K)之间，金属材料良好的热导率和电导率使其在电磁波吸收应用中备受重视。

其中，金属银的热导率在常温下为429 W/(m·K)，是导热性能最好的材料之一，通过在吸波材料表面镀银，不仅能形成导电网络通路，提高其介电损耗；还可以增强界面极化，提高其衰减常数和阻抗匹配，从而增强其吸波性能。

相比于金属银，金属铜不仅具有高热导率（λ = 400 W/(m·K)）和电导率（σ = 5.96× 107S/m），并且其易加工、价格低廉的特点，在电磁波吸收的应用受到了广泛关注。其吸波机制主要为介电损耗，即在外加磁场的作用下，金属内部的自由电子发生定向移动产生感应电流，从而克服金属材料内部固有电阻产生的焦耳热来消耗电磁波能量。

银铜镍等导电金属用于电磁屏蔽/吸波

与银、铜等导电金属的应用不同，磁性金属（铁、镍、钴等及其合金）在外加磁场下发生磁化和反磁化过程，并通过涡流损耗和共振吸收来衰减电磁波能量并将其转换为热能，从而达到电磁波吸收效果。然而磁性金属密度大、导电性能差的缺点限制其在电磁波吸收领域的应用。因此，研究者们将导电金属与磁性金属同时应用于电磁波吸收中，利用导电金属的介电损耗以及磁性金属的磁损耗的协同作用，提高材料的吸波效果。

导电材料与磁性材料吸波机理

2.陶瓷材料

目前，常用的陶瓷导热材料有氧化铝、碳化硅、氮化硼、氮化铝等。在电磁波吸收的应用中，陶瓷材料主要通过介电损耗（主要为传导损耗和极化损耗）来将电磁波能量转化为热能。此外，铁氧体和其他含有磁性金属的陶瓷材料还具有磁损耗（主要为磁滞损耗和涡流损耗）。并且，陶瓷材料内部存在多种电子和晶体缺陷，能够产生多重反射和散射效应。

通过合理调控陶瓷材料的晶粒取向、缺陷密度、材料厚度等因素，可以有效减少电磁波的二次反射，提高材料的吸波性能。研究发现，添加一定量的氧化铝陶瓷可以改善材料的阻抗失配，促进对电磁波的反射和散射，从而提高吸波性能。而相比于单一的氧化铝陶瓷，多种陶瓷材料的复合可以拥有更宽的吸波频带和更高的导热性能，使其在恶劣的环境下具有更大的适用性。例如将SiC与Al₂O₃复合，具有良好的介电性能以及优异的热稳定性和化学稳定性等优点，能够应用于高温环境下的电磁波吸收。不仅如此，SiC还能制备成三维多孔结构，与其它结构相比，构筑多孔的导通结构能够实现材料导热性能和吸波性能的大幅度提升。

SiC多孔陶瓷用于高温吸波

3.碳材料及其复合物

碳材料具有高热导率和良好的吸波性能，因此在电磁波吸收领域中表现出了极大的应用潜力。碳导热材料包括碳纳米管、石墨烯和碳纤维等，碳纳米管热导率为 6600W/(m·K)，石墨烯的热导率为3000-5000 W/(m·K)，是已知材料中热导率最高的两种碳材料。碳材料主要通过介电损耗（主要为传导损耗和极化损耗）来衰减电磁波，由于具有高比表面积、高介电常数和优异的导热性和导电性，被广泛用于高频电磁波吸收材料的制备。

碳材料用于吸波

然而，纯碳材料过高的电导率反而会使其阻抗失配，不利于电磁波的吸收。因此，研究者们通过将碳材料与其他材料进行复合构建核壳、多孔、中空、多层、花状等特殊结构来调节吸波材料的阻抗匹配和界面极化，从而增强其介电损耗，提升材料的吸波性能。

中空碳纳米结构吸波材料

目前大部分的研究仍集中在导热材料或电磁波吸收材料的单一功能上。通常情况下，晶体缺陷、晶粒尺寸、导热填料的含量对吸波和导热性能的改善作用是相反的，难以实现吸波性能和导热性能的同步提升。因此，协同改善材料的导热性能和吸波性能是目前研究的关键。研究者们通过化学修饰、界面调控、构筑三维多孔或花状多孔结构等方式来提升材料的导热和吸波性能。金属氧化物、磁性材料与碳材料的复合不仅能够改善复合材料的磁损耗、介电损耗和阻抗匹配，从而提升其吸波性能。同时还能创建有效的声子/电子传输路径，形成导热通路，使得复合材料具有良好的导热性能。

金属氧化物/磁性材料/碳材料复合材料的吸波性能和导热性能

4.导热高分子材料及其复合物

有机高分子材料由于具有重量轻、易加工、低成本等特点受到广泛关注，然而高分子材料的热导率容易受其形态结构的影响。当无定形区域占主导地位时，会引起声子的散射，形成界面热阻，使其导热性能相对较差，大约为0.1-0.5 W/(m·K)。除了通过改变高分子材料的分子结构以形成高度有序排列的晶体结构来减少声子散射从而提高其热导率外，行业内普遍采用通过在高分子基体中添加金属、陶瓷、碳材料等高导热填料来形成导热通路，制备出各种具有高导热性能的高分子复合材料。

而在电磁波吸收的应用中，有机高分子材料复杂有序的拓扑结构能够提供多重界面，当电磁波入射到材料表面时，界面上的分子或离子受到电场的作用而发生定向移动，引起电磁波能量的转换和衰减。近年来，研究者们通过将有机高分子与其他导热或吸波填料进行复合，研究其形态、结构和分布来促进材料导热和吸波性能的提升。

导热吸波硅胶垫片

总结

将不同类型的导热材料应用于电磁波吸收中，利用材料的协同互补作用并通过调控其形貌、结构、分布可同时提高复合材料的导热和吸波性能。尽管导热材料在电磁波吸收应用方面已取得长足的进步，但其研究及应用仍存在功能化单一、应用较窄等诸多的不足，未来导热吸波一体化材料的研究应用拓展主要集中于多功能化如疏水性、抗振动性、抗辐射性、高温稳定性和耐久性的导热材料，以适应苛刻环境中的电磁波吸收需求，开发大规模、低成本的制备技术以及进一步拓展其应用领域等方向。

参考来源：

1.苏蒸棠，陈飞，周致君，陈刚，蔡苇，符春林．导热吸波一体化材料的研究

进展[J/OL]．复合材料学报；

2.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；

3.邹海仲，万炜涛，杨名华，等.复合粉体制备导热吸波材料及其表征[J].高分子材料科学与工程。

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