【摘 要】
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蓬勃发展的通信技术和电子设备,为促进社会发展和满足公众需求提供了巨大的便利,但也不可避免地引发了严重的电磁污染问题。为此,能够将电磁波能量转换为热能或其他形式能量的微波吸收材料引起了广泛的关注。尽管在提高吸收强度和拓宽吸收带宽方面已经取得了不错的成就,但由于复杂严苛的实际应用环境,吸波材料仍然面临着严峻的挑战。同时,高功率、高密度、高集成化的电子器件所产生的热量积累和耗散问题日益突出,良好的散热能
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蓬勃发展的通信技术和电子设备,为促进社会发展和满足公众需求提供了巨大的便利,但也不可避免地引发了严重的电磁污染问题。为此,能够将电磁波能量转换为热能或其他形式能量的微波吸收材料引起了广泛的关注。尽管在提高吸收强度和拓宽吸收带宽方面已经取得了不错的成就,但由于复杂严苛的实际应用环境,吸波材料仍然面临着严峻的挑战。同时,高功率、高密度、高集成化的电子器件所产生的热量积累和耗散问题日益突出,良好的散热能力也成为吸波材料必需具备的功能之一。因此,设计并制备具有高效导热性能的微波吸收剂具有重要意义。碳基材料具备密度小、成本低、导电性高和机械性能优异等诸多特点,可以通过介电损耗实现强吸收。有序排列的碳层也可以提供高效的声子传输通道,因而具有高导热性。然而,纯碳材料由于其损耗机制单一、阻抗失配和电磁波反射强等问题,限制了其进一步应用。本研究从界面调控角度出发,通过优化调控微观结构、合理选择复合组分等手段,获得了薄厚度、低密度、宽频带、强吸收以及具有良好的热管理性能的高效微波吸收剂。主要内容包括:（1）以废弃椰壳、硼酸和尿素为原料,通过固相反应法制备生物质衍生BCN纳米片。结果表明,通过对椰壳炭含量进行调控,能够优化材料的微观结构,改善电磁参数,获得良好的阻抗匹配与衰减能力,从而最终提高微波吸收性能。吸波剂的最佳反射损耗（RL）值可达-54.24 d B,最大有效吸收带宽（EAB）为4.16 GHz。优异的电磁波吸收性能可归因于良好的阻抗匹配,多重反射和散射,丰富的偶极极化和界面极化等。此外,BCN在天然橡胶（NR）基体中分散均匀,有利于导热网络的形成,最终提高热管理能力。这对具有高效热管理性能的微波吸收材料的设计与研制具有一定的指导意义。（2）为解决材料填充率高、分散性差的问题,在碳材料中引入聚合物,通过分子层沉积（MLD）技术制备了聚酰亚胺/石墨烯（PI/G）复合材料。结构上,石墨烯表面均匀地覆盖了PI涂层。性能上,填充率仅为5 wt.%时,取得最佳RL值-57.16 d B,相应的EAB可达4.32 GHz（13.12-17.44 GHz）,同时表现出优异的多/低频吸收性能。研究表明,增强的多次反射损耗、突出的介电损耗、良好的阻抗匹配和较强的衰减能力是复合材料具有强吸收、宽频带和优异低频吸收性能的主要因素。此外,PI的引入,有利于提高石墨烯在NR中的分散性,减少界面热阻,显著增强复合材料的导热系数。对复合材料的吸波性能和导热性能分析表明,PI/G复合材料有巨大潜力成为兼具高效导热性能的吸波剂。
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