隨著電子設備功率和集成度提升,系統內部的功率密度越來越高,在設備運行過程中產生大量熱量,因此導熱材料的市場逐漸火爆。而隨著5G通信、毫米波等領域的發展,人們在通過導熱硅橡膠解決散熱問題的同時,發現電子設備的電磁污染﹑信息泄露等問題也變得越來越嚴重。在密閉環境中大量電子元器件在工作時會向外界發射電磁輻射,對周圍設備造成電磁干擾,需要在電子元器件表面貼合電磁屏蔽/吸波材料來解決這一問題。而電子設備內部空間狹小,導熱硅橡膠已經占據了器件表面縫隙空間,無法疊加使用吸波材料。因此,導熱屏蔽復合材料/導熱吸波材料已經成為解決電子設備高效散熱和電磁兼容問題最有效的手段。

電磁屏蔽及導熱產業鏈

電磁屏蔽及導熱材料市場趨勢
隨著技術的發展,越來越多的應用需要更高的導熱系數,例如大于6W/m·K,更寬的吸波頻段(100M~6GHz),同時對導熱吸波材料的形態也有了更高的要求,如基于以上高導熱寬吸波頻段的同時兼具非導電且可回彈性的導熱墊片、高流速的雙組份導熱凝膠等等。
導熱吸波材料的性能需求指標

導熱吸波材料整體研發思路大致相同,即向高分子基體中添加功能填料使材料具有導熱或吸波功能。一般來說,高分子聚合物的熱導率、電導率及吸波性能普遍較低,限制了其在高性能電子系統中的進一步應用。在目前的工業生產實際中,將高性能的填料諸如氮化硼、氮化鋁、氧化鋁、石墨烯、碳纖維、羰基鐵粉、鐵氧體、MXene等加入聚合物基體中制備復合材料是一種簡單直接的方案。這種加工方式要求較高的填料填充含量才能夠提高材料的功能性,然而過高的填料含量會使所制備的復合材料機械性能顯著下降,影響了材料的實際應用。所以,導熱吸波高分子復合材料的研究重點在于選擇合適的導熱和吸波填料,同時優化兩種功能性填料的搭配比例,表面處理和制備工藝,解決高分子聚合物在高填充下還能保持卓越的機械性能、抗老化性能以及凝膠類產品在滿足高的功能性的同時兼顧凝膠類產品的高擠出速率、易于點膠工藝等等的難題將是未來該類材料的研究發展趨勢,最終實現導熱性能和吸波性能的綜合最優結果。

導熱吸波墊片
不過目前來說導熱吸波材料的主要指標與單一功能材料相比還有一定差距,而現有吸波材料的有效吸收范圍大多位于較高頻段內,要想實現在P/L/S等波段的低厚度強吸收依舊存在一定困難,使用導熱吸波材料的輔助優勢還不足以彌補主要功能指標的差距,造成其使用領域受到一定局限。因此想要更好地解決電子器件電磁屏蔽和導熱的綜合問題,開發出真正實現高分子基體材料導熱、吸波性能共同提升的單一功能填料是未來的必然發現,而由于這類新型粉體材料大多數均需要納米尺度的摻雜、修飾、改性,合成方法復雜、工藝與生產設備難度高、與高分子材料的相容性驗證等,均是有待一步步攻克的難題。
在“2024年導熱粉體材料創新發展論壇(第4屆)”簽到日當天,也即3月3日晚上20:00-21:00,將圍繞著導熱、電磁屏蔽的復合應用這個話題舉辦圓桌論壇,主辦方將邀請多位技術專家坐鎮,共同深入探討當前的技術現狀以及未來發展趨勢,分享技術經驗與研究心得。這是一個仍在成長中的領域,還有許多新技術與機會等待挖掘,我們期待與各位同行面對面交流,碰撞出更多智慧的火花,為行業未來發展指引方向。
特邀嘉賓

王東紅 中電科首席專家、33所副總工程師、研究員
中國電子科技集團有限公司

田麗權 銷售副總經理
廣東金戈新材料股份有限公司
蘇州導熱材料論壇會務組
作者:粉體圈
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