1 電介質材料

1、Composites Part A：共價修飾多級結構玉米狀BNNs@BT/苯并惡唑復合材料的超寬溫介電性能增強

聚合物電介質材料廣泛用于脈沖功率技術和高能武器系統。然而，隨著電介質陶瓷的加入，聚合物材料介電常數的提高往往伴隨著擊穿強度的降低。

最近，華東理工大學的研究人員報道了一種基于表面改性和高溫陶瓷化的有效方法來制備由BaTiO3納米線（BT）和BNNs納米片組成的功能性玉米狀雜化材料。BNN不僅改善了固有的介電差異匹配，而且有效抑制了由載流子遷移引起的損耗。特別是，在聚對苯撐苯并雙惡唑（poly-p-phenylene benzobisoxazole，PBO）的幫助下，工作溫度得到了提高。在4 wt%填充量下，這種復合材料具有最高的放電能量密度（Ud=2.24 J cm-3），同時還具有高充放電效率（η=85%）和超寬溫介電穩定性（25℃-200℃）。這項工作以“Covalently modified and hierarchically structured corn-like BNNs@BT/benzoxazole composites with enhanced dielectric properties over an ultra-wide temperature range”發表于Composites Part A上。

圖1. BNNs@BT-PBO薄膜的介電性能

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2022.107027

2、J. Mater.  Chem.  A：無機-有機納米復合材料的界面耦合與儲能

無機物和有機物的界面耦合能力會影響儲能密度、充放電效率、介電損耗以及決定儲能性能的許多其他參數。因此，增加無機物和有機物之間的界面耦合已成為實現高儲能的重要研究方向。

最近，寶雞文理學院、東京大學和陜西科技大學的研究人員發表綜述文章，從材料尺寸控制、界面理論模型、影響界面耦合的微觀和宏觀因素以及結構設計等方面介紹了界面耦合與儲能性能之間的關系。文章討論了高儲能密度界面結構設計的各種機制、機遇和挑戰，并基于無機和有機材料的界面耦合問題，總結了未來的發展前景和需要解決的問題。最后，還提出了一些解決方案，比如采用高縱橫比陶瓷填料、弛豫反鐵電陶瓷填料、調節厚度和層數以及優化制備工藝等，為開發具有高儲能性能的新型介電材料提供了思路。該綜述論文以“Interface coupling and energy storage of inorganic-organic nanocomposites”發表于J. Mater. Chem. A上。

圖2. 影響無機-有機界面的不同耦合因素關系示意圖

論文鏈接：https://doi.org/10.1039/D2TA02900F

2 熱管理材料

1、Composites Part B：聚合物納米復合材料導熱模型的提出與驗證

導熱聚合物納米復合材料因其在眾多領域的潛在應用得以迅速發展。然而，大多數用于分析和預測復合材料熱導率的模型都存在一些不足。

近日，北京化工大學等機構的研究人員基于經典Agari模型（即并聯模型和串聯模型）的推導過程，首次提出了一種新的導熱模型（并聯-串聯模型，P-S模型）。使用公開報道的數據對模型進行驗證，發現幾乎所有的擬合度（R2）都大于0.95。同時，通過實驗獲得的熱導率與P–S模型之間的偏差小于4%。這表明新的P–S導熱模型可用于預測和分析熱導率，從而可為導熱納米復合材料的制備提供指導。該研究以“Proposal and verification of thermal-conductive model of polymer nanocomposites”發表于Composites Part B上。

圖3. 實驗數據與P-S模型計算值對比

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110033

2、Composites Part B：具有高導熱性和高效發熱性的雙功能熱管理材料

過熱和過冷運行溫度都不利于電子設備的可靠性。然而，同時實現有效散熱和快速發熱是一個挑戰。

最近，四川大學的研究人員通過構建雙邊導電網絡制備得到一種雙功能熱管理材料。氮化硼納米片（BNNSs）和芳綸納米纖維（ANFs）的定向排列為熱傳導提供了有利條件，在BNNS/ANF層的上表面組裝了大量交叉連接的互連銀納米線（AgNW）網絡，為電加熱奠定了結構基礎。對30wt%BNNS/ANF@AgNW薄膜，達到了31.3W/mK的優異面內熱導率和焦耳熱性能，同時表現出非凡的柔性且機械強度超過100 MPa。該工作為開發多功能熱管理材料指出了一條有價值的道路。相關研究內容以“Dual-functional thermal management materials for highly thermal conduction and effectively heat generation”發表于Composites Part B上。

圖4. BNNS/ANF@AgNW薄膜的性能與文獻對比

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2022.110084

3 電磁屏蔽材料

1、Adv.  Mater . ：鐵磁性石墨烯-石英織物的超寬頻強電磁干擾屏蔽性能

具有超高屏蔽效能（SE）的柔性電磁干擾（EMI）屏蔽材料非常適合用于高速電子設備以實現對電磁輻射的衰減。然而，為了實現電磁屏蔽，通常采用的金屬外殼存在SE較低、屏蔽響應受限于帶寬、耐腐蝕性較差以及對復雜幾何形狀不適應等問題。

最近，北京大學等機構的研究人員通過調制摻雜化學氣相沉積（CVD）生長過程，基于高度結構化的鐵磁性石墨烯石英光纖（ferromagnetic graphene quartz fiber，FGQF），制備得到了一種具有寬帶寬、強電磁屏蔽特性的織物。對石墨氮摻雜結構的精確控制使特定設計的石英織物上的石墨烯涂層具有高導電性（3906 S cm?1） 和高磁響應性（飽和磁化強度為≈0.14 emu g?1），從而產生寬頻電磁屏蔽和電磁波吸收的協同效應。當毫米厚的石英織物上配置20納米厚的石墨烯涂層，大尺寸FGQF在 1-18 GHz的寬頻范圍內表現出卓越的電磁干擾屏蔽性能（≈107 dB）。這項工作使得可規模化制備、柔性、輕質、耐用的超寬頻、強屏蔽材料在柔性反電子偵察、抗輻射和隱身技術等領域的應用成為可能。該研究工作以“Ultra-Broadband Strong Electromagnetic Interference Shielding with Ferromagnetic Graphene Quartz Fabric”發表于Adv. Mater.上。

圖5. FGQF的電磁屏蔽原理示意圖

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202202982

4 熱電材料

1、Mater .  Today Phys . ：反位缺陷調控實現p型Bi2-xSbxTe3合金的高熱電性能

在熱電材料中，載流子濃度、載流子遷移率、態密度有效質量和晶格熱導率都與本征點缺陷密切相關。以p型Bi0.4Sb1.6Te3多晶材料為例，過多的反位缺陷會導致載流子濃度過高，載流子遷移率較低。

近期，深圳大學的研究人員報道了反位缺陷調控對提高Bi0.4Sb1.6Te3熱電性能的作用。通過在兩個不同的組分系列Bi0.4Sb1.6-xGaxTe3和Bi0.4Sb1.6-yInyTe3中探索單一鎵或銦摻雜對p型Bi0.4Sb1.6Te3熱電性能的影響，首次通過陽離子和陰離子之間的電負性差和原子尺寸差的倒數變化關系實現了反位缺陷的微調。Ga摻雜和熱變形產生的多尺度微結構通過寬帶聲子散射顯著降低了晶格熱導率。結果顯示，p型Bi0.4Sb1.59Ga0.01Te3在350K時達到了1.47的zT值，在固態制冷領域具有潛在應用前景。研究論文以“Antisite defect manipulation enables the high thermoelectric performance of p-type Bi2-xSbxTe3alloys for solid-state refrigeration”發表于Mater. Today Phys.上。

圖6. 反位缺陷調控實現p型Bi2-xSbxTe3合金的高熱電性能

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.mtphys.2022.100764

5 電子封裝材料

1、IEEE Trans .  Comp .   Pkg.  Man.  Tech.：采用陶瓷熱沉和多層銀燒結的功率模塊

無壓銀燒結因其工藝簡單、可提供具有良好物理性能（高導熱性、導電性、低彈性模量）的接合點而受到關注。基于高導熱AlN陶瓷熱沉上多層銀燒結設計新組件，有望解決傳統功率模塊采用金屬化基板、TIM和芯片連接等帶來的局限。

最近，法國格勒諾布爾-阿爾卑斯大學的研究人員提出了一種新的封裝技術，可用于開發適應惡劣環境的高性能功率模塊，并優化其制造過程。該方案通過使用氮化鋁陶瓷熱沉和多層銀燒結來實現。為了控制銀燒結層的性能，研究了常規和異常高溫下的無壓燒結工藝參數。使用Ti/Ni/Ag濺射層和銀漿燒結層作為AlN陶瓷上的粘結層的組件表現出約20MPa的可接受剪切應力值，而W/Ni/Au和W/Ni/Ag粘結層的值小于10 MPa。對W/Ni/Au粘結層，在燒結銀和金層之間的界面處形成銀-金固溶體，導致在燒結銀界面處形成耗盡區，從而降低剪切應力。對于W/Ni/Ag粘結層，低剪切應力值主要是由于Ni層的氧化。相關研究內容以“Power Module using Ceramic Heat Sink and Multilayers Silver Sintering”發表于IEEE Trans. Comp. Pkg. Man. Tech.上。

圖7. 組件裝配流程示意圖

論文鏈接：DOI: 10.1109/TCPMT.2022.3179432

2、J. Appl. Polymer Sci. ：具有低介電常數和優異機械性能的環氧樹脂/中空玻璃微球復合材料

具有低介電常數和低介電損耗的材料對于電路板的高集成度至關重要。雖然環氧樹脂等聚合物具有優異的綜合性能，但其介電常數無法滿足電子封裝的應用需求。

最近，武漢理工大學的研究人員提出了一種簡單的接枝策略，通過空心玻璃微球和籠型聚倍半硅氧烷（polyhedral oligomeric silsesquioxane）之間的反應，與環氧樹脂混合制成環氧樹脂-空心玻璃微球復合材料。中空玻璃微球（HGM）優異的耐熱性可以改善復合材料的熱性能。由于Ge-POSS的加入，P-HGM與環氧樹脂基體表現出良好的界面相容性，并形成界面粘附區。當P-HGM含量為20wt%時，?復合材料的介電常數為2.59，介電損耗為0.0145。同時，其拉伸強度、沖擊強度和彎曲強度達到42.15?MPa、24.33?kJ/m2和90.82?MPa，展示出優異的力學性能。該研究以“Epoxy resin/hollow glass microspheres composite materials with low dielectric constant and excellent mechanical performance”發表于J. Appl. Polymer Sci.上。

圖8. 環氧樹???（EP）/中空玻璃微球（HGM）與EP/P-HGM復合材料的力學性能

論文鏈接： https://doi.org/10.1002/app.52787

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