近日，我校顧軍渭教授團(tuán)隊(duì)在《Advanced Materials》期刊在線(xiàn)發(fā)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(shè)備的輕薄化和高功率化發(fā)展，導(dǎo)致其低頻電磁干擾和熱量聚集問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。顧軍渭教授團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)鏈狀CoNi優(yōu)異的形狀各向異性和強(qiáng)烈的磁耦合效應(yīng)有利于提升其低頻（S和C波段）的自然共振增強(qiáng)以及磁損耗能力（Advanced Functional Materials, 2024, 10.1002/adfm.202316691）。在此基礎(chǔ)上，本研究進(jìn)一步采用“噴霧干燥-燒結(jié)”工藝將鏈狀CoNi和片狀BN自組裝為繡球花狀CoNi@BN異質(zhì)結(jié)構(gòu)填料，充分發(fā)揮其多尺度多界面特性，既有利于高導(dǎo)熱組分互相搭接形成高效的聲子傳導(dǎo)通路，又助于吸波組分構(gòu)成彼此隔離的電磁波損耗網(wǎng)絡(luò)。再將CoNi@BN與聚二甲基硅氧烷（PDMS）復(fù)合制備低頻吸波/導(dǎo)熱一體化CoNi@BN/PDMS復(fù)合材料。當(dāng)CoNi@BN的體積分?jǐn)?shù)為44 vol%且CoNi與BN質(zhì)量比為3:1時(shí)，CoNi@BN/PDMS復(fù)合材料兼具最優(yōu)的低頻吸波性能和導(dǎo)熱系數(shù)，厚度為4.4 mm時(shí)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(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)（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(dǎo)熱性能差的關(guān)鍵難題，為低頻吸波材料的高導(dǎo)熱化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供了新的研究思路。
學(xué)院2021級(jí)博士研究生何沐錕為論文的第一作者，郭永強(qiáng)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(guó)家自然科學(xué)基金聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、陜西省科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)和西北工業(yè)大學(xué)博士論文創(chuàng)新基金等的資助支持。
圖文簡(jiǎn)介
圖1 CoNi@BN/PMMA（a-a’’’）和CoNi@BN（b-b’’’）的SEM照片；繡球花的實(shí)物照片（c）；BN、CoNi和PMMA的TGA曲線(xiàn)（d）；CoNi@BN橫截面的SEM照片及其能譜圖（e）
圖2 不同CoNi與BN質(zhì)量比的CoNi@BN/PDMS復(fù)合材料的介電常數(shù)（a）、磁導(dǎo)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(fù)合材料的吸波機(jī)理圖（d）；CoNi@BN和CoNi的電場(chǎng)分布模擬圖（e-e’）；CoNi與BN質(zhì)量比為3:1的不同體積分?jǐn)?shù)CoNi@BN/PDMS復(fù)合材料的吸收帶寬圖（f）
圖3 導(dǎo)熱填料種類(lèi)及用量對(duì)其PDMS復(fù)合材料面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)（a）、面間導(dǎo)熱系數(shù)（a’）的影響；CoNi@BN/PDMS復(fù)合材料降溫過(guò)程的紅外熱成像照片（b）和溫度-時(shí)間曲線(xiàn)（b’）；CoNi@BN/PDMS復(fù)合材料的導(dǎo)熱機(jī)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）
