科學家提出絕緣電磁屏蔽結構理論模型

北京化工大學材料科學與工程學院、有機無機復合材料國家重點實驗室教授于中振、張好斌團隊提出了絕緣電磁屏蔽結構理論模型，打破了傳統觀念中電絕緣材料難以具備高效電磁屏蔽性能的局限，為絕緣電磁屏蔽聚合物復合材料的設計與應用開辟了新路線。9月12日，相關研究成果在《科學》上發表。

目前，廣泛應用的電磁屏蔽材料大多為導電材料，其電磁屏蔽機制主要為內部自由電子與電磁波發生相互作用而產生電磁屏蔽效果。使用傳統導電型電磁屏蔽材料對高集成電子設備進行封裝時易導致短路問題，常需要復雜的絕緣結構設計，阻礙了電子設備小型化的快速發展。因此，迫切需求開發具有本征絕緣特性的高效電磁屏蔽材料。然而，由于缺乏絕緣電磁屏蔽理論的指導，設計和制備絕緣電磁屏蔽材料面臨挑戰。

對聚合物復合材料電磁屏蔽性能實驗值與理論值之間的偏差分析后，研究團隊發現了復合材料內部除連續導電網絡之外，由離散導電填料與聚合物基體所組成的微電容結構對其電磁屏蔽性能亦有貢獻。

“基于偶極輻射和平面波傳播理論，該研究首次建立了微電容結構絕緣電磁屏蔽結構理論模型，揭示絕緣復合材料與電磁波作用機制，為絕緣電磁屏蔽材料的設計與性能調控提供了理論指導。”論文通訊作者張好斌說。

論文第一作者、北京化工大學材料科學與工程學院博士生周新峰表示，研究團隊提出“非逾滲密實化”和“介電優化”策略，在硅橡膠/液態金屬復合體系中實現了高電絕緣性和優異電磁屏蔽性能的集成。所制備復合材料可用于直接灌封電子設備，有效解決電磁兼容和熱管理問題。“相較目前電磁兼容解決方案，該材料簡化了封裝結構與工藝流程，為解決高集成電子封裝中電磁兼容和高效散熱等問題提供新路線。”張好斌指出。

相關論文信息：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adp6581