為了匹配電子設(shè)備日益小型化、集成化的發(fā)展，對(duì)熱導(dǎo)-微波吸收集成材料（HCMWAIM）的電磁波吸收（EWA）和熱導(dǎo)率（Tc）提出了更高的要求，以克服電磁波（EMW）污染和熱積累的問題。本文采用簡單有效的剪切力誘導(dǎo)技術(shù)在硅樹脂基體中構(gòu)建碳/磁隔離網(wǎng)絡(luò)，其中鐵氧體顆粒均勻分散在垂直取向的SiC包覆碳纖維陣列中。受益于陣列中CFs@SiC的有序互連，制備的復(fù)合材料具有7.86 W m−1 K−1的高Tc。在CFs@SiC陣列中引入磁性鐵氧體顆粒可以誘導(dǎo)電磁耦合，優(yōu)化阻抗匹配，增強(qiáng)EMW衰減。 V-CFs@SiC/鐵氧體隔離網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用使復(fù)合材料在厚度為 1.5 毫米時(shí)具有出色的 5.88 GHz 有效吸收帶寬 (EAB) 和最小反射損耗 (RLmin) -47.5 dB。此外，制備的復(fù)合材料在 35psi 的壓力下表現(xiàn)出出色的彈性壓縮率 43.2% 和回彈率 45.1%。該策略為在現(xiàn)代電子設(shè)備中制備高性能 HCMWAIM 提供了獨(dú)特的理解。
圖 1. V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的制備和特性。 （a）V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的制備示意圖。 （b）CFs@SiC 的 SEM 圖像以及 C 和 Si 元素分布的相關(guān) EDS 映射。 （c）CFs@SiC 和純 CFs 的 XRD。 （d）CFs@SiC 和純 CFs 的拉曼光譜。 （e）CFs@SiC 的 XPS。 （f）V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的橫截面 SEM 圖像。 （g）V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的偏光顯微鏡圖像和 CFs@SiC 的嵌入直方圖取向角分布。 （h）大倍率下 V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的橫截面 SEM 圖像。 （i）V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的頂視圖 SEM 圖像。
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圖 2. V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的傳熱性能。 (a) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料制造的導(dǎo)熱示意圖。 (b) 純 SR、V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料和 R-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的 Tc 和熱阻。 (c) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 的溫度相關(guān) Tc。 (d) 我們的研究與之前報(bào)道的 Tc 的比較。 (e) 純 SR、V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料和 R-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的紅外熱像。
圖 3. V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的機(jī)械性能。 (a) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的壓縮恢復(fù)過程。 (b) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的柔韌性。 (c) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 和 R-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的壓縮率和 (d) 回彈率隨壓力的變化。 (e) 純 SR、V-CFs@SiC/Ferrite/SR 和 R-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的硬度。 (f) 本研究與熱界面材料市場上產(chǎn)品的硬度、Tc 和 (g) 壓縮率比較。
圖 4. CFs/Ferrite/SR 復(fù)合材料的 EMW 吸收性能。計(jì)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 的理論 RL 曲線。(d) CFs/Ferrite/SR 復(fù)合材料的衰減常數(shù) (α)。(e) 涵蓋 Tc、EAB、RLmin 和厚度的綜合性能比較。
圖 5. 復(fù)合材料電磁參數(shù)的頻率依賴性。(a) ε′、(b) ε′′、(c) tan εe、(d) μ′、(e) μ′′ 和 (f) tan μe 三個(gè)樣品。(g) V-CFs/Ferrite/SR、(h) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 和 (i) R-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料在不同厚度下的 RL 和阻抗匹配特性。
圖6. V-CFs@SiC/Ferrite/SR復(fù)合材料的電磁波吸收機(jī)制。
圖 7. (a) PEC 基板、覆蓋有 (b) V-CFs/Ferrite/SR 復(fù)合材料的 PEC 基板、(c) V-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料和 (d) R-CFs@SiC/Ferrite/SR 復(fù)合材料的 PEC 基板的 CST 模擬結(jié)果的 3D RCS 圖。 (e) 不同掃描角度下樣品的模擬 RCS 值。 (f) 特定檢測角度下的 RCS 減少值。
相關(guān)科研成果由湖南大學(xué)Fei Han等人于2024年發(fā)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
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2024.110683
摘自《石墨烯研究》公眾號(hào)
