微波復(fù)合介質(zhì)材料是一類主要由微波介質(zhì)陶瓷和樹脂復(fù)合而成的兼具陶瓷優(yōu)異介電、熱學(xué)性能和樹脂低密度、高韌性的功能性復(fù)合材料，廣泛應(yīng)用于5G/6G通信、衛(wèi)星導(dǎo)航、電子對抗等領(lǐng)域。鑒于微波器件的尺寸與材料的介電常數(shù)平方根成反比，提高復(fù)合材料的介電常數(shù)是實現(xiàn)器件小型化的關(guān)鍵。

中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所特種玻璃與微波介質(zhì)課題組林慧興研究員與高性能陶瓷和超微結(jié)構(gòu)國家重點實驗室黃健副研究員以及華東理工大學(xué)合作，通過冰模板法與樹脂真空浸漬相結(jié)合的方法構(gòu)筑了具有并聯(lián)結(jié)構(gòu)的polysilylaryl-enyne / Ca_0.9La_0.067TiO₃復(fù)合材料，實現(xiàn)了復(fù)合材料介電常數(shù)的大幅度突破。

結(jié)合模擬結(jié)果進行分析，這種并聯(lián)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料可以通過連通的陶瓷骨架抑制樹脂基體對陶瓷相的去極化效應(yīng)，從而大幅度提升復(fù)合材料的介電常數(shù)。同時，連通的陶瓷骨架有利于聲子的高效傳遞，從而提升了復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)。因此這種復(fù)合材料可以實現(xiàn)“介電-導(dǎo)熱”性能雙增強。實驗結(jié)果表明，介電常數(shù)最高達到76.2，相比傳統(tǒng)的0-3型復(fù)合材料提升了2倍以上。導(dǎo)熱系數(shù)達到2.095W·m^-1·K^-1，相比于同體系的0-3型復(fù)合材料提升了1倍左右。上述工作近期以“Parallel Structure Enhanced Polysilylaryl-enyne / Ca_0.9La_0.067TiO₃ Composites with Ultra-high Dielectric Constant and Thermal Conductivity”為題發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces?(DOI: 10.1021/acsami.2c13522)，論文的第一作者為上海硅酸鹽所的博士后彭海益，通訊作者為林慧興研究員和姚曉剛副研究員。以上工作得到了上海市自然科學(xué)基金和上海市科技創(chuàng)新行動計劃的支持。

文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c13522

DOI: 10.1021/acsami.2c13522

并聯(lián)結(jié)構(gòu)PSAE/CLT復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及制備流程示意圖