近日,我所贾德昌教授团队在Composites Part B: Engineering期刊(一区TOP,IF=14.2)发表题为“Directionally oriented flake-like graphene-boron Nitride@Fe3O4/Polyimide composite bulks with excellent microwave absorption and high thermal conductivity”的研究论文,段小明、黄小萧、贾德昌为论文共同通讯作者,团队成员张泽为论文第一作者。
在微电子集成和封装技术的不断进步,电子元器件日趋微型化、精密化的背景下,设备运行时产生的电磁辐射和大量热量积累,会损害性能并显著缩短产品寿命。能将电磁能量转化为热量并促进其耗散的吸波导热材料,是缓解电磁干扰和热量积聚不利影响的有效解决方案。
在此,通过精巧的填料与基体选择,成功在一个块体复合材料中同时实现了优异的微波吸收性能和高导热性能,解决了电磁兼容与热管理协同的难题。采用溶剂热法,在片状石墨烯(G)和氮化硼(BN)表面原位生长球形Fe3O4纳米颗粒,构建了G-BN@Fe3O4双功能填料。该“片-球”多相异质结构能同时引入导电损耗、介电损耗、磁损耗和多界面极化,协同增强吸波;而石墨烯和BN的片状结构为定向导热提供了通路。采用热压工艺制备出具有力学强度的复合块体,克服了传统薄膜材料机械性能不足的局限。在热压过程中,片状填料(G和BN)沿压力方向定向排列,从而产生了显著的面内/面外导热各向异性。在30 wt%的最佳填料含量下,材料展现出极佳的综合性能:在1.08 mm厚度下,最小反射损耗(RLmin)为-57.29 dB,有效吸收带宽(EAB)达3.57 GHz;面内导热系数(λ//)高达6.02 W·m-1·K-1,是纯PI的40倍以上。
这项工作为解决下一代高密度电子器件面临的电磁兼容和热管理双重挑战提供了切实可行的材料解决方案,在高端电子封装、航空航天通讯、国防隐身等领域具有广阔的应用前景。
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2026.113706

图1 G-BN@Fe3O4/PI复合材料微波吸收机制

图2 (a)填料含量对复合材料λ//和λ⊥的影响,(b) λ//与λ⊥的比值,(c)红外热成像图,(d) 复合材料的温度-时间曲线,(e)热传导机制