近日，我校顧軍渭教授團隊在《Advanced Materials》期刊在線發表題為《Excellent Low-Frequency Microwave Absorption and High Thermal Conductivity in Polydimethylsiloxane Composites Endowed by Hydrangea-Like CoNi@BN Heterostructure Fillers》的研究論文。
電子設備的輕薄化和高功率化發展，導致其低頻電磁干擾和熱量聚集問題愈發嚴重。顧軍渭教授團隊前期研究發現鏈狀CoNi優異的形狀各向異性和強烈的磁耦合效應有利于提升其低頻（S和C波段）的自然共振增強以及磁損耗能力（Advanced Functional Materials, 2024, 10.1002/adfm.202316691）。在此基礎上，本研究進一步采用“噴霧干燥-燒結”工藝將鏈狀CoNi和片狀BN自組裝為繡球花狀CoNi@BN異質結構填料，充分發揮其多尺度多界面特性，既有利于高導熱組分互相搭接形成高效的聲子傳導通路，又助于吸波組分構成彼此隔離的電磁波損耗網絡。再將CoNi@BN與聚二甲基硅氧烷（PDMS）復合制備低頻吸波/導熱一體化CoNi@BN/PDMS復合材料。當CoNi@BN的體積分數為44 vol%且CoNi與BN質量比為3:1時，CoNi@BN/PDMS復合材料兼具最優的低頻吸波性能和導熱系數，厚度為4.4 mm時最小反射損耗為-49.9 dB、低頻有效吸收帶寬為2.40 GHz（3.92~6.32 GHz），完全覆蓋5G通訊涉及的n79（4.4~5.0 GHz）頻段，面內導熱系數（λ∥）為7.31 W m-1 K-1，約為純PDMS的λ∥（0.64 W m-1 K-1）的11.4倍。本工作有效解決了低頻吸波材料導熱性能差的關鍵難題，為低頻吸波材料的高導熱化設計開發提供了新的研究思路。
學院2021級博士研究生何沐錕為論文的第一作者，郭永強副教授和顧軍渭教授為論文的共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金聯合基金重點項目、陜西省重點研發計劃、陜西省科技創新團隊和西北工業大學博士論文創新基金等的資助支持。
圖文簡介
圖1 CoNi@BN/PMMA（a-a’’’）和CoNi@BN（b-b’’’）的SEM照片；繡球花的實物照片（c）；BN、CoNi和PMMA的TGA曲線（d）；CoNi@BN橫截面的SEM照片及其能譜圖（e）
圖2 不同CoNi與BN質量比的CoNi@BN/PDMS復合材料的介電常數（a）、磁導率（a’）、損耗角正切值（b）、反射損耗值的二維投影圖（c-c’’’）和CoNi@BN/PDMS復合材料的吸波機理圖（d）；CoNi@BN和CoNi的電場分布模擬圖（e-e’）；CoNi與BN質量比為3:1的不同體積分數CoNi@BN/PDMS復合材料的吸收帶寬圖（f）
圖3 導熱填料種類及用量對其PDMS復合材料面內導熱系數（a）、面間導熱系數（a’）的影響；CoNi@BN/PDMS復合材料降溫過程的紅外熱成像照片（b）和溫度-時間曲線（b’）；CoNi@BN/PDMS復合材料的導熱機理圖（c）
論文信息：
Mukun He, Xiao Zhong, Xinghan Lu, Jinwen Hu, Kunpeng Ruan, Hua Guo, Yali Zhang, Yongqiang Guo* and Junwei Gu*. Excellent Low-Frequency Microwave Absorption and High Thermal Conductivity in Polydimethylsiloxane Composites Endowed by Hydrangea-Like CoNi@BN Heterostructure Fillers. Advanced Materials, 2024, 36: 2410186. (2023IF=27.4)
論文鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.202410186
（文字：鄭聰；審核：陳凱杰）
