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(duì)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(shí)現(xiàn)器件小型化的關(guān)鍵。

中國(guó)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(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(jìn)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(duì)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(shí)，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(shí)現(xiàn)“介電-導(dǎo)熱”性能雙增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，介電常數(shù)最高達(dá)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(dá)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(dòng)計(jì)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