导热吸波一体化材料的研究进展
发布日期：2023-11-24 16:54 浏览：
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。传统的电磁屏蔽技术主要是利用屏蔽体表面将电 磁波反射，然而由此产生的二次反射波会造成二次污 染，不能完全消除电磁污染，从而影响设备的正常使 用。与之相比，吸波材料通过吸收电磁波将其转化为 热能耗散掉，从而减少或削弱电磁辐射及电磁干扰 （如图 1），是消除电磁污染最为有效的方法，已成 为当前研究及应用的热点之一。 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。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，无法及时将废热传导至设备外部，导致电子产品性能下降甚至设备失效。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。而导热材料用于发热源和散热器之间，依靠电子、声子、光子等微观粒子的相互作用和碰撞， 借助传导、对流和辐射三种方式进行热量传递，是提高电子元器件散热的有效方法。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)。 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。
导热吸波材料在电子、航天航空、 军事、医疗等领域已取得了重要进展，未来将进一步拓展到其他领域。研究者们可通过研究导热吸波材料在不同物理场（如温度场、光场、电场、风场、流场、 声场等）的相互作用机制和耦合效应，探索其在能量转换与集成领域中的应用；以及结合人工智能的应用， 利用智能模拟计算和数据分析，实现更高效、快速的材料设计和性能预测，从而将导热吸波一体化材料应 用于更多领域中。
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