近日，青岛科技大学材料学院碳烯协同科研团队，以5G通信芯片、智能手机、高密度微型电子器件电磁干扰防护、热失效难题为研究大背景，成功研发聚酰亚胺(PI)基体负载多元改性石墨烯网络一体化超薄散热吸波复合薄膜材料，一举解决传统吸波材料厚重臃肿、吸热不散热、纯石墨烯反射严重吸波效率不足三大行业长期痛点，实现了超薄化、热控同步化、阻抗精准匹配三重技术突破，为新一代微型精密电子设备电磁防护提供全新材料解决方案。
当前消费电子与微电子行业飞速迭代，芯片、5G射频器件不断朝着小型化、高密度集成方向发展，传统铁氧体、陶瓷、金属粉体类吸波材料短板彻底暴露：材料厚度大、整体密度高，无法嵌入狭小设备内部空间;电磁波能量转化为热量后堆积在材料内部，持续高温会造成电子器件性能衰减;单纯石墨烯导电过强，极易造成大量电磁波反射，无法实现高效吸收，三大瓶颈长期制约高端微型电子电磁防护技术落地。针对上述难题，碳烯协同团队以高性能聚酰亚胺PI作为柔性基体，搭配三维石墨烯导电网络，引入聚苯胺PANI、PEDOT、碳纳米管CNT多元功能组分协同改性，系统性完成全链条技术攻关。
在轻量化轻薄化改造层面，团队依托PI薄膜微米级超薄成型能力，彻底摆脱传统吸波材料厚重大体积桎梏。PI基体可制备微米级别超薄薄膜，凭借自身超高热稳定特性，可在250℃至280℃长期稳定工作，瞬时可耐受500℃以上高温，在高低温交变环境中尺寸几乎不发生形变，完美适配芯片长期高温运行工况;同时PI具备优秀绝缘兼容特性，与石墨烯搭配构建绝缘-导电复合体系，可灵活调控整体电磁参数，从根源解决传统材料无法薄型化应用于精密电子设备的难题，新材料可直接贴合芯片、电路板狭小空间使用。
针对传统吸波材料“只吸不散热”的致命缺陷，研究团队充分发挥石墨烯超高导热特性，构建贯穿整个薄膜的连续导热通路。电磁波被材料吸收转化为热能后，可依靠石墨烯三维网络快速向外传导扩散，避免热量积聚造成材料温升老化，实现电磁吸收与主动散热一体化同步运行，解决高功率电子器件长时间工作下吸波层热失效问题，大幅延长整机使用寿命。
针对纯石墨烯电磁波反射严重、吸波效率低下问题，团队引入PANI、PEDOT、碳纳米管多元功能组分，精准调控电导损耗、界面极化损耗，优化整体阻抗匹配度。改变单一石墨烯导电结构带来的强反射弊端，让电磁波最大限度进入材料内部被完全耗散吸收，大幅拓宽有效吸收频宽，提升整体吸波综合效率。同时PI优异耐酸碱、耐有机溶剂腐蚀性能，让复合薄膜可以在复杂潮湿、化学侵蚀工况中长期稳定服役。
该系列新材料拥有广阔产业化社会应用价值，可广泛应用于智能手机内部芯片电磁屏蔽、5G通信基站微型射频器件、车载精密传感设备、柔性可穿戴电子、航天微电子元器件等多个领域。从民生消费电子抗电磁干扰，到高端装备雷达隐身、精密器件安全防护，均可大幅降低电磁泄露与信号串扰问题。
从产业层面来讲，项目突破了国外高端超薄耐高温吸波薄膜材料垄断局面，依托低成本碳基复合改性工艺，兼顾性能与量产可行性;从社会公共价值来看，有效降低全域电磁污染，保障各类精密电子设备运行稳定性，为我国新一代轻量化电磁防护材料自主化发展提供坚实的材料技术支撑。(作者：胡先华)
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