近日，西北工业大学顾军渭教授团队在《Advanced Materials》期刊在线发表题为《Excellent Low-Frequency Microwave Absorption and High Thermal Conductivity in Polydimethylsiloxane Composites Endowed by Hydrangea-Like CoNi@BN Heterostructure Fillers》的研究论文。

图1 CoNi@BN/PMMA（a-a’’’）和CoNi@BN（b-b’’’）的SEM照片；绣球花的实物照片（c）；BN、CoNi和PMMA的TGA曲线（d）；CoNi@BN横截面的SEM照片及其能谱图（e）

电子设备的轻薄化和高功率化发展，导致其低频电磁干扰和热量聚集问题愈发严重。顾军渭教授团队前期研究发现链状CoNi优异的形状各向异性和强烈的磁耦合效应有利于提升其低频（S和C波段）的自然共振增强以及磁损耗能力（Advanced Functional Materials, 2024, 10.1002/adfm.202316691）。

图2 不同CoNi与BN质量比的CoNi@BN/PDMS复合材料的介电常数（a）、磁导率（a’）、损耗角正切值（b）、反射损耗值的二维投影图（c-c’’’）和CoNi@BN/PDMS复合材料的吸波机理图（d）；CoNi@BN和CoNi的电场分布模拟图（e-e’）；CoNi与BN质量比为3:1的不同体积分数CoNi@BN/PDMS复合材料的吸收带宽图（f）

在此基础上，本研究进一步采用“喷雾干燥-烧结”工艺将链状CoNi和片状BN自组装为绣球花状CoNi@BN异质结构填料，充分发挥其多尺度多界面特性，既有利于高导热组分互相搭接形成高效的声子传导通路，又助于吸波组分构成彼此隔离的电磁波损耗网络。再将CoNi@BN与聚二甲基硅氧烷（PDMS）复合制备低频吸波/导热一体化CoNi@BN/PDMS复合材料。当CoNi@BN的体积分数为44 vol%且CoNi与BN质量比为3:1时，CoNi@BN/PDMS复合材料兼具最优的低频吸波性能和导热系数，厚度为4.4 mm时最小反射损耗为-49.9 dB、低频有效吸收带宽为2.40 GHz（3.92~6.32 GHz），完全覆盖5G通讯涉及的n79（4.4~5.0 GHz）频段，面内导热系数（λ∥）为7.31 W m-1 K-1，约为纯PDMS的λ∥（0.64 W m-1 K-1）的11.4倍。本工作有效解决了低频吸波材料导热性能差的关键难题，为低频吸波材料的高导热化设计开发提供了新的研究思路。

图3 导热填料种类及用量对其PDMS复合材料面内导热系数（a）、面间导热系数（a’）的影响；CoNi@BN/PDMS复合材料降温过程的红外热成像照片（b）和温度-时间曲线（b’）；CoNi@BN/PDMS复合材料的导热机理图（c）

学院2021级博士研究生何沐锟为论文的第一作者，郭永强副教授和顾军渭教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金联合基金重点项目、陕西省重点研发计划、陕西省科技创新团队和西北工业大学博士论文创新基金等的资助支持。

来源：西北工业大学

论文链接：

https://doi.org/10.1002/adma.202410186