为了匹配电子设备日益小型化、集成化的发展，对热导-微波吸收集成材料（HCMWAIM）的电磁波吸收（EWA）和热导率（Tc）提出了更高的要求，以克服电磁波（EMW）污染和热积累的问题。本文采用简单有效的剪切力诱导技术在硅树脂基体中构建碳/磁隔离网络，其中铁氧体颗粒均匀分散在垂直取向的SiC包覆碳纤维阵列中。受益于阵列中CFs@SiC的有序互连，制备的复合材料具有7.86 W m−1 K−1的高Tc。在CFs@SiC阵列中引入磁性铁氧体颗粒可以诱导电磁耦合，优化阻抗匹配，增强EMW衰减。 V-CFs@SiC/铁氧体隔离网络结构的协同作用使复合材料在厚度为 1.5 毫米时具有出色的 5.88 GHz 有效吸收带宽 (EAB) 和最小反射损耗 (RLmin) -47.5 dB。此外，制备的复合材料在 35psi 的压力下表现出出色的弹性压缩率 43.2% 和回弹率 45.1%。该策略为在现代电子设备中制备高性能 HCMWAIM 提供了独特的理解。
 
图 1. V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的制备和特性。 （a）V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的制备示意图。 （b）CFs@SiC 的 SEM 图像以及 C 和 Si 元素分布的相关 EDS 映射。 （c）CFs@SiC 和纯 CFs 的 XRD。 （d）CFs@SiC 和纯 CFs 的拉曼光谱。 （e）CFs@SiC 的 XPS。 （f）V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的横截面 SEM 图像。 （g）V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的偏光显微镜图像和 CFs@SiC 的嵌入直方图取向角分布。 （h）大倍率下 V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的横截面 SEM 图像。 （i）V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的顶视图 SEM 图像。
 
 
图 2. V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的传热性能。 (a) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料制造的导热示意图。 (b) 纯 SR、V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料和 R-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的 Tc 和热阻。 (c) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 的温度相关 Tc。 (d) 我们的研究与之前报道的 Tc 的比较。 (e) 纯 SR、V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料和 R-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的红外热像。
 


图 3. V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的机械性能。 (a) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的压缩恢复过程。 (b) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的柔韧性。 (c) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 和 R-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的压缩率和 (d) 回弹率随压力的变化。 (e) 纯 SR、V-CFs@SiC/Ferrite/SR 和 R-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的硬度。 (f) 本研究与热界面材料市场上产品的硬度、Tc 和 (g) 压缩率比较。
 
图 4. CFs/Ferrite/SR 复合材料的 EMW 吸收性能。计算得出的 (a1)、(a2) V-CFs/Ferrite/SR；(b1)、(b2) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 和 (c1)、(c2) R-CFs@SiC/Ferrite/SR 的理论 RL 曲线。(d) CFs/Ferrite/SR 复合材料的衰减常数 (α)。(e) 涵盖 Tc、EAB、RLmin 和厚度的综合性能比较。
 
  
图 5. 复合材料电磁参数的频率依赖性。(a) ε′、(b) ε′′、(c) tan εe、(d) μ′、(e) μ′′ 和 (f) tan μe 三个样品。(g) V-CFs/Ferrite/SR、(h) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 和 (i) R-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料在不同厚度下的 RL 和阻抗匹配特性。
 

图6. V-CFs@SiC/Ferrite/SR复合材料的电磁波吸收机制。
 
 
图 7. (a) PEC 基板、覆盖有 (b) V-CFs/Ferrite/SR 复合材料的 PEC 基板、(c) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料和 (d) R-CFs@SiC/Ferrite/SR 复合材料的 PEC 基板的 CST 模拟结果的 3D RCS 图。 (e) 不同扫描角度下样品的模拟 RCS 值。 (f) 特定检测角度下的 RCS 减少值。
  
      相关科研成果由湖南大学Fei Han等人于2024年发表在Composites Science and Technology（https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2024.110683）上。原文：Integrating high-efficiency thermal channel construction and structural wave absorption design within vertically oriented SiC-coated carbon fibers/silicone resin composites
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2024.110683

摘自《石墨烯研究》公众号