哈工大:石墨烯-氮化硼复合四氧化三铁填料(G-BN@Fe₃O₄)赋能PI基材,-57.29dB超强吸波,面内导热提升40.1倍,破解电子EMC与热管理难题

哈尔滨工业大学研究团队采用溶剂热法合成的石墨烯-氮化硼@四氧化三铁(G-BN@Fe₃O₄)粉末作为功能填料,将其引入聚酰亚胺(PI)基体中,并通过热压工艺成功制备了G-BN@Fe₃O₄/PI复合块体材料。

民用电子技术的快速发展对电磁兼容性(EMC)和热管理提出了严峻挑战,从而迫切需要兼具优异电磁波吸收性能与高导热性的大块材料。

哈尔滨工业大学研究团队采用溶剂热法合成的石墨烯-氮化硼@四氧化三铁(G-BN@Fe₃O₄)粉末作为功能填料,将其引入聚酰亚胺(PI)基体中,并通过热压工艺成功制备了G-BN@Fe₃O₄/PI复合块体材料。

哈工大:石墨烯-氮化硼复合四氧化三铁填料(G-BN@Fe₃O₄)赋能PI基材,-57.29dB超强吸波,面内导热提升40.1倍,破解电子EMC与热管理难题

结果表明:随着G-BN@Fe₃O₄粉末质量分数的增加,复合材料的电磁波吸收性能呈现先提升后下降的趋势,而热导率则单调递增。当G-BN@Fe₃O₄粉末质量分数为30%时,G-BN@Fe₃O₄/PI复合材料展现出最优的综合性能,在1.08 mm厚度下最小反射损耗(RLmin)达到−57.29 dB,有效吸收带宽(EAB)为3.57 GHz,表明其具有优异的微波吸收性能。

同时,与纯PI相比,该复合材料的热导率显著增强,面内热导率(λ//)和面外热导率(λ⊥)分别达到6.02 W/mK和0.77 W/mK,约为纯PI(0.15 W/mK)的40.1倍和5.13倍。本研究为设计兼具电磁防护与热管理功能的一体化材料提供了有价值的参考。

亮点

  • 采用热压法成功制备了具有定向取向的G-BN@Fe 3 O 4 /PI复合材料块体。
  • 30 wt% G-BN@Fe 3 O 4 /PI 复合材料块体表现出优异的微波吸收性能,在 1.08 mm 处 RL min为 −57.29 dB,EAB 为 3.57 GHz,这是传导损耗、界面极化、偶极极化和磁损耗协同作用的结果。
  • 由于取向石墨烯和 BN 形成的有效热通路,40 wt% G-BN@Fe 3 O 4 /PI 复合材料块体实现了高导热性,λ //和λ ⊥分别为 7.12 W/mK和 1 W/mK。

该研究以题为“Directionally oriented flake-like graphene-boron Nitride@Fe3O4/Polyimide composite bulks with excellent microwave absorption and high thermal conductivity”发表在《Composites Part B: Engineering》

https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2026.113706

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