導(dǎo)語(yǔ)：隨著電子設(shè)備的性能和功能的提高，每個(gè)設(shè)備產(chǎn)生的熱量增加，有效地散發(fā)，消散和冷卻熱量很重要。對(duì)于5G智能手機(jī)和AR/VR設(shè)備等高性能移動(dòng)產(chǎn)品，由于采用高性能IC和追求減輕重量的高度集成設(shè)計(jì)，導(dǎo)致散熱部件的安裝空間受到限制。限制了殼體內(nèi)部的安裝空間，因此利用高導(dǎo)熱墊片等TIM技術(shù)方案來(lái)更好地實(shí)現(xiàn)散熱。

5G時(shí)代巨大數(shù)據(jù)流量對(duì)于通訊終端的芯片、天線等部件提出了更高的要求，器件功耗大幅提升的同時(shí)，引起了這些部位電子零部件發(fā)熱量的急劇增加，當(dāng)前5G射頻芯片、毫米波天線、無(wú)線充電、無(wú)線傳輸、IGBT、印刷線路板、AI、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的散熱材料、吸波屏蔽材料的需求也在增加。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對(duì)環(huán)境的影響日益增大。在機(jī)場(chǎng)、機(jī)航班因電磁波干擾無(wú)法起飛而誤點(diǎn)；在醫(yī)院、移動(dòng)電話常會(huì)干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。電磁輻射通過(guò)熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)、累積效應(yīng)對(duì)人體造成直接和間接的傷害。

汽車工業(yè)的快速發(fā)展和汽車市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)極大地促進(jìn)了各類電氣、電子和信息設(shè)備在汽車上的廣泛應(yīng)用，對(duì)于今天的汽車產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用電子技術(shù)的程度已成為提升汽車技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、自動(dòng)變速系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及行駛系統(tǒng)中，對(duì)汽車的安全性、可靠性、舒適性起著決定性作用。

一

概述

熱管理，包括熱的傳導(dǎo)、分散、存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換，正在成為一門新興的橫跨物理、電子和材料等的交叉學(xué)科，在電子、電池、汽車等行業(yè)都有特定的概念和含義，其中的熱管理材料發(fā)揮了舉足輕重的作用，與其它控制單元協(xié)同運(yùn)作保證了工作系統(tǒng)正常運(yùn)行在適當(dāng)?shù)臏囟取?/span>

伴隨著5G、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4.0、國(guó)家重大戰(zhàn)略需求等領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，電子器件功率密度持續(xù)攀高，更急需高效的熱管理材料和方案來(lái)保證產(chǎn)品的效率、可靠性、安全性、耐用性和持續(xù)穩(wěn)定性。熱管理材料是熱管理系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而成分、結(jié)構(gòu)及加工工藝對(duì)熱管理材料的核心技術(shù)指標(biāo)熱傳導(dǎo)率有重大影響。

圖1 電子設(shè)備熱管理系統(tǒng)

二

TIM熱管理材料

2-1 熱界面材料（Thermal Interface Material, TIM）

選擇理想的熱界面材料需要關(guān)注如下因素：

1）熱導(dǎo)率：熱界面材料的體熱導(dǎo)率決定了它在界面間傳遞熱量的能力，減少熱界面材料本身的熱阻；

2）熱阻：理想情況下應(yīng)盡可能低，以保持設(shè)備低于其工作溫度；

3）導(dǎo)電性：通常是基于聚合物或聚合物填充的不導(dǎo)電材料；

4）相變溫度：固體向液體轉(zhuǎn)變，界面材料填充空隙，保證所有空氣被排出的溫度；

5）粘度：相變溫度以上的相變材料粘度應(yīng)足夠高，以防止在垂直方向放置時(shí)界面材料流動(dòng)滴漏；

6）工作溫度范圍：必須適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境；

7）壓力：夾緊產(chǎn)生的安裝壓力可以顯著改善TIM的性能，使其與表面的一致性達(dá)到最小的接觸電阻；

8）排氣：當(dāng)材料暴露在高溫和/或低氣壓下時(shí)，這種現(xiàn)象是揮發(fā)性氣體的釋放壓力；

9）表面光潔度：填充顆粒影響著界面的壓實(shí)和潤(rùn)濕程度，需要更好地填補(bǔ)了不規(guī)則表面的大空隙；

10）易于應(yīng)用：容易控制材料應(yīng)用的量；

11）材料的機(jī)械性能：處于膏狀或液態(tài)易于分配和打??；

12）長(zhǎng)期的穩(wěn)定性和可靠性：需要在設(shè)備的整個(gè)壽命周期內(nèi)始終如一地執(zhí)行（如微處理器7-10年，航空電子設(shè)備和電信設(shè)備的壽命預(yù)計(jì)為數(shù)十年）；13）成本：針對(duì)不同應(yīng)用，在性能、成本和可制造性等因素進(jìn)行綜合權(quán)衡。

2-1-1 熱油脂（Thermal Greases）

通常由兩種主要成分組成，即聚合物基和陶瓷或金屬填料。硅樹脂因其良好的熱穩(wěn)定性、潤(rùn)濕性和低彈性模量而被廣泛應(yīng)用，陶瓷填料主要使用如氧化鋁、氮化鋁、氧化鋅、二氧化硅和鈹?shù)难趸锏?，常用的金屬填料如銀和鋁。將基礎(chǔ)材料和填料混合成可用于配合表面的糊狀物，當(dāng)應(yīng)用在“粗糙”的表面被壓在一起時(shí)，油脂會(huì)流進(jìn)所有的空隙中以去除間隙空氣。

2-1-2 相變材料（Phase Change Materials, PCM）PCM傳統(tǒng)上是低溫?zé)崴苄阅z黏劑，通常在50-80°C范圍內(nèi)熔化，并具有多種配置，以增強(qiáng)其導(dǎo)熱性；基于低熔點(diǎn)合金和形狀記憶合金的全金屬相變材料已經(jīng)有研究發(fā)展。相變材料通常設(shè)計(jì)為熔點(diǎn)低于電子元件的最高工作溫度。

熱墊（Thermal Pads）熱墊的關(guān)鍵是它們改變物理特性的能力。在室溫下，它們是堅(jiān)固的，容易處理，當(dāng)電子元件達(dá)到其工作溫度時(shí)，相變材料變軟，隨著夾緊壓力，它最終開始像油脂一樣流入接頭的空隙中，該材料填補(bǔ)了空氣間隙和空隙，改善了組件和散熱器之間的熱流。相比于油脂材料熱墊不受泵出效應(yīng)和干問(wèn)題困擾。

低熔點(diǎn)合金（Low Melting Alloys, LMAs）基于低熔點(diǎn)合金（或稱為液態(tài)金屬）的相變熱界面材料，需要在低于電子元件工作溫度的液態(tài)狀態(tài)下才能流入所有的表面邊緣。低熔點(diǎn)合金具有優(yōu)異的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性，而且性質(zhì)穩(wěn)定、常溫下不與水反應(yīng)，不易揮發(fā)、安全無(wú)毒。通過(guò)不同的配方可實(shí)現(xiàn)不同熔點(diǎn)、不同粘度、不同熱導(dǎo)率/電導(dǎo)率，以及不同物理形態(tài)的液態(tài)金屬材料。鉍、銦、鎵和錫基合金（如鎵鋁合金、鎵鉍合金、鎵錫合金、鎵銦合金）是最常用的合金，通常不使用有毒性和環(huán)境問(wèn)題的鎘、鉛和汞基合金。

形狀記憶合金（Shape Memory Alloys, SMA）將一種或多種形狀記憶合金顆粒分散在熱油脂中，并在設(shè)備工作溫度下應(yīng)用于熱源和散熱器之間的界面，研究表明形狀記憶合金增強(qiáng)了電子器件與散熱器之間的熱接觸。在電子器件使用過(guò)程中，溫度的升高使形狀記憶合金由低溫馬氏體相變?yōu)楦邷貖W氏體相變。

片狀剝離粘土（Exfoliated Clay）將一種或多種聚合物、導(dǎo)熱填料和剝離粘土材料組成一種相變材料，在粘土剝離成熱界面材料的過(guò)程中，粘土顆粒彌散成長(zhǎng)徑比大于200且表面積大的片狀結(jié)構(gòu)。由于高長(zhǎng)徑比，只需要少量顆粒小于10wt%的粘土顆粒就能顯著提高TIM的熱性能；也有人認(rèn)為，這些粒子減緩了氧氣和水通過(guò)界面材料的擴(kuò)散和減慢了揮發(fā)性組件的釋放速度，從而減少了泵出和干出，提高了TIM的可靠性和性能。

熔絲/不熔的填料（Fusible/Non-Fusible Fillers）將硅樹脂等聚合物與可熔性填料（如焊料粉末）結(jié)合而成的混合物TIM，在固化過(guò)程中，焊料顆?；亓魅诤显谝黄鹦纬筛邔?dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。還可以在相變材料中添加難熔填料，以形成易熔和難熔填料的混合物，從而增強(qiáng)TIM的機(jī)械性能。當(dāng)熱通過(guò)滲透（即點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的顆粒接觸）傳導(dǎo)時(shí)，不可熔顆粒也會(huì)增加基體的熱導(dǎo)率。測(cè)試的非易熔顆粒填料材料包括氧化鋅、鋁、氮化硼、銀、石墨、碳纖維、金剛石和金屬涂層填料，如金屬涂層碳纖維或金屬涂層金剛石，在熱界面材料中，推薦易熔填料比例為60-90wt%和非易熔填料比例為5-50wt%。

2-1-3熱傳導(dǎo)彈性體（Thermally Conductive Elastomers）熱傳導(dǎo)彈性體（或稱為凝膠，Gels）通常由填充有熱傳導(dǎo)陶瓷顆粒的硅彈性體組成，可以用編織玻璃纖維或電介質(zhì)膜等增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度。彈性體通常用于需要電絕緣的設(shè)備中，彈性材料的TIMs不像油脂可自由流動(dòng)，為了符合表面的不規(guī)則性，需要足夠的壓縮載荷來(lái)變形。在低壓力下，彈性體不能填充表面之間的空隙，熱界面電阻高；隨著壓力的增加，彈性體填充了更多的微觀空隙，熱阻減小。若組裝完成，就需要永久性的機(jī)械緊固件來(lái)保持連接，所獲得的熱阻取決于厚度、夾緊壓力和體積導(dǎo)熱系數(shù)。

2-1-4 碳基熱界面材料（Carbon Based TIMS）碳纖維/納米纖維（Carbon Fibre/Nano-Fibre）通過(guò)精密切割連續(xù)的高導(dǎo)熱碳纖維束和靜電植絨纖維排列在基材上，并用一層薄薄的未固化粘合劑固定形成一個(gè)天鵝絨一樣的結(jié)構(gòu)?；陌ń饘俨?、聚合物和帶有粘合劑的碳片，如硅樹脂、環(huán)氧樹脂和陶瓷粘合劑纖維，它們可以獨(dú)立彎曲以跨越局部間隙，同時(shí)需要較低的接觸壓力以確保每根纖維都能接觸兩個(gè)表面。

石墨片（Graphite Flakes）把蠕蟲石墨在沒(méi)有粘合劑的情況下壓縮在一起，形成一個(gè)有粘性的高純度石墨薄片，這些柔性材料最初是用于流體密封的墊片（如內(nèi)燃機(jī)的封頭墊片），由于石墨片材料具有天然的多孔性，將其浸漬礦物油或合成油等聚合物可用于開發(fā)特定等級(jí)的高性能柔性石墨片用于TIM應(yīng)用。

碳納米管（Carbon Nanotubes）結(jié)合碳納米管結(jié)構(gòu)及導(dǎo)熱特性，它在熱管理技術(shù)中潛在的應(yīng)用方向主要包括：(1) 將碳納米管作為添加劑改善各種聚合物基體內(nèi)的熱傳遞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)而發(fā)展高性能導(dǎo)熱樹脂、電子填料或黏合劑；(2) 構(gòu)建自支撐碳納米管薄膜結(jié)構(gòu), 通過(guò)調(diào)制碳納米管取向分布實(shí)現(xiàn)不同方向的傳熱；(3) 發(fā)展碳納米管豎直陣列結(jié)構(gòu)，通過(guò)管間填充、兩端復(fù)合實(shí)現(xiàn)熱量沿著碳納米管高熱導(dǎo)率的軸向方向傳輸，以期為兩個(gè)界面間熱的輸運(yùn)提供了有效的通道開發(fā)高性能[3]。最常見的基于碳納米管TIMs主要分為三類，按照制造復(fù)雜性的順序排列如下：碳納米管和碳納米管與金屬顆粒在聚合物基體中的均勻混合，碳納米管在襯底上的垂直排列生長(zhǎng)，以及在芯片和熱分布器之間的兩面排列生長(zhǎng)。在碳納米管TIMs中，碳納米管各向異性的結(jié)構(gòu)物性特點(diǎn)及與其它材料接觸界面熱阻過(guò)大的問(wèn)題是需要研究者們重點(diǎn)關(guān)注研究的方向。電子裝置的總熱阻通常包括裝置本身對(duì)環(huán)境的熱耗散和TIM之間的接觸熱阻。而功率損耗的增加是一種趨勢(shì)，將需要具有更高性能、最低熱阻和長(zhǎng)期可靠性的熱界面材料。

石墨烯（Graphene）石墨烯熱界面材料主要以石墨烯或石墨烯與碳納米管、金屬等復(fù)合作為導(dǎo)熱填料，材料基體主要以環(huán)氧樹脂（導(dǎo)熱膠黏劑）為主要研究方向，其它基體如硅油、礦物油、硅橡膠、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚氨酯等。石墨烯作為導(dǎo)熱填料的原料主要包括石墨烯片、剝離膨脹石墨烯片層、單層和多層石墨烯、單壁碳納米管和石墨烯、多壁碳納米管和石墨烯、聯(lián)苯胺功能化石墨烯、石墨烯和銀顆粒及氧化石墨烯等添加形式。單層或少層石墨烯還可以用于高功率電子器件散熱，如將化學(xué)氣相沉積（CVD）法制備的石墨烯轉(zhuǎn)移到高功率芯片上。其散熱效果取決于石墨烯片的大小及層數(shù)，且在轉(zhuǎn)移過(guò)程中易引入雜質(zhì)或產(chǎn)生褶皺和裂紋，也會(huì)影響石墨烯散熱效果。提高CVD法制備的石墨烯質(zhì)量和優(yōu)化轉(zhuǎn)移方法減少其轉(zhuǎn)移過(guò)程中的損壞，或直接將石墨烯生長(zhǎng)在功率芯片表面，是提高石墨烯散熱效果的主要方法。將石墨烯制備成宏觀薄膜應(yīng)用于熱管理中也是一種重要的途徑，主要方法有：將液相剝離石墨烯經(jīng)過(guò)旋涂、滴涂、浸涂、噴涂和靜電紡絲等方式成膜；將氧化石墨烯通過(guò)高溫還原或者化學(xué)還原成膜；將石墨烯和碳纖維復(fù)合成膜；或者將石墨烯薄膜制備成三維形狀成膜等。石墨烯需要和器件基板接觸，因此減少石墨烯薄膜和基板間的接觸熱阻是石墨烯熱管理應(yīng)用必須考慮的問(wèn)題，如采用共價(jià)鍵、功能化分子等方式。石墨烯薄膜性能和價(jià)格有優(yōu)勢(shì)才能取代目前主流的石墨膜（PI）散熱片，這對(duì)石墨烯薄膜產(chǎn)業(yè)化是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。

磁導(dǎo)率

一

概述

磁導(dǎo)率，英文名稱：magnetic permeability，表征磁介質(zhì)磁性的物理量。表示在空間或在磁芯空間中的線圈流過(guò)電流后，產(chǎn)生磁通的阻力或是其在磁場(chǎng)中導(dǎo)通磁力線的能力。其公式μ=B/H 、其中H=磁場(chǎng)強(qiáng)度、B=磁感應(yīng)強(qiáng)度，常用符號(hào)μ表示，μ為介質(zhì)的磁導(dǎo)率，或稱絕對(duì)磁導(dǎo)率。磁導(dǎo)率μ等于磁介質(zhì)中磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H之比，即μ=B / H。通常使用的是磁介質(zhì)的相對(duì)磁導(dǎo)率，其定義為磁導(dǎo)率μ與真空磁導(dǎo)率μ0之比，即=μ/。相對(duì)磁導(dǎo)率與磁化率χ的關(guān)系是：=1+。磁導(dǎo)率μ，相對(duì)磁導(dǎo)率和磁化率都是描述磁介質(zhì)磁性的物理量。對(duì)于順磁質(zhì)>1；對(duì)于抗磁質(zhì)<1，但兩者的?都與1相差無(wú)幾 。在大多數(shù)情況下，導(dǎo)體的相對(duì)磁導(dǎo)率等于1。在鐵磁質(zhì)中，B與 H 的關(guān)系是非線性的磁滯回線，不是常量，與H有關(guān)，其數(shù)值遠(yuǎn)大于1。例如，如果空氣(非磁性材料)的相對(duì)磁導(dǎo)率是1，則鐵氧體的相對(duì)磁導(dǎo)率為10,000，即當(dāng)比較時(shí)，以通過(guò)磁性材料的磁通密度是10,000倍。鑄鐵為200～400；硅鋼片為7000～10000；鎳鋅鐵氧體為10～1000。涉及磁導(dǎo)率的公式：磁場(chǎng)的能量密度ωm=B2/2μ

在國(guó)際單位制（SI）中，相對(duì)磁導(dǎo)率μr是無(wú)量綱的純數(shù)，磁導(dǎo)率μ的單位是亨利/米（H/m）。常用的真空磁導(dǎo)率μ0=4π×10-7H/m。

二

磁導(dǎo)率的常用參數(shù)及類別

常用參數(shù)：

(1)初始磁導(dǎo)率μi：是指基本磁化曲線當(dāng)H→0時(shí)的磁導(dǎo)率

(2)最大磁導(dǎo)率μm：在基本磁化曲線初始段以后，隨著H的增大，斜率μ=B/H逐漸減小，到某一磁場(chǎng)強(qiáng)度下(Hm)，磁密度達(dá)到最大值（Bm）

（3）飽和磁導(dǎo)率μS：基本磁化曲線飽和段的磁導(dǎo)率，μS值一般很小，深度飽和時(shí)，μS=μ0。

（4）差分（增量）磁導(dǎo)率μΔ∶μΔ=△B/△H。ΔB及△H是在（B1，H1）點(diǎn)所取的增量如圖1和圖2所示。

（5）微分磁導(dǎo)率，μd∶μd=dB /dH，在（B1，H1）點(diǎn)取微分，可得μd。

可知：μ1=B1/H1，μ△=△B /△H，μd=dB1/dH1，三者雖是在同一點(diǎn)上的磁導(dǎo)率，但在數(shù)值上是不相等的。

非磁性材料（如鋁、木材、玻璃、自由空間）B與H之比為一個(gè)常數(shù)，用μ來(lái)表示非磁性材料的的磁導(dǎo)率，即μ=1（在CGS單位制中）或 μ=4π×10-7（在RMKS單位制中）。在眾多的材料中，如果自由空間（真空）的μ0=1，那△么比1略大的材料稱為順磁性材料（如白金、空氣等）；比1略小的材料，稱為反磁性 材料（如銀、銅、水等）。本章介紹的磁性元件μ1是大有用處的。只有在需要磁屏蔽時(shí)，才會(huì)用銅等反磁性材料做成屏蔽罩使磁元件的磁 不會(huì)輻射到空間中去。

磁導(dǎo)率是表征磁芯導(dǎo)磁特性的一個(gè)參數(shù)，是磁芯材料的自身屬性，不同的磁芯材料對(duì)應(yīng)的磁導(dǎo)率不同（回想一下電導(dǎo)率概念）。

1、絕對(duì)磁導(dǎo)率uc（core對(duì)應(yīng)c，表示磁芯）：磁芯材料的自身屬性

2、相對(duì)磁導(dǎo)率ur（relative對(duì)應(yīng)r）：為了比較磁芯介質(zhì)導(dǎo)磁性能，以空氣或真空磁導(dǎo)率為基準(zhǔn)對(duì)象，相對(duì)磁導(dǎo)率是絕對(duì)磁導(dǎo)率和空氣磁導(dǎo)率的比值，即

uc是磁芯自身的磁導(dǎo)率，也叫絕對(duì)磁導(dǎo)率，u0是空氣磁導(dǎo)率

由于磁性材料的磁導(dǎo)率不是一個(gè)常數(shù)，所以磁性材料的相對(duì)磁導(dǎo)率也不是一個(gè)常數(shù)。

3、初始磁導(dǎo)率ui（initial 對(duì)應(yīng)i）：一般規(guī)定材料樣件是環(huán)形的閉合磁路。當(dāng)激勵(lì)場(chǎng)H→0時(shí)的磁導(dǎo)率稱為初始磁導(dǎo)率，即：

初始磁導(dǎo)率是與溫度以及頻率有關(guān)的一個(gè)函數(shù)，

在不同的溫度下磁導(dǎo)率是不同

在不同的溫度下磁導(dǎo)率是不同，所以測(cè)試電感量也會(huì)強(qiáng)調(diào)頻率

磁性材料參數(shù)是溫度的函數(shù)

4、增量磁導(dǎo)率△u：如果直流磁場(chǎng)疊加一個(gè)交流磁場(chǎng)，交流分量的磁導(dǎo)率即為增量磁導(dǎo)率

這種情況多數(shù)書現(xiàn)在電感儲(chǔ)能的情況中，如buck濾波電感等，電感是局部磁擺幅

5、有效磁導(dǎo)率ue：電感中，高磁導(dǎo)率磁芯存儲(chǔ)能量少，主要是存儲(chǔ)在氣隙當(dāng)中，空氣作為稀釋劑，對(duì)磁導(dǎo)率有等效減小并改善磁導(dǎo)率線性度，使得電感量保持平穩(wěn)。這個(gè)有效磁導(dǎo)率可以通過(guò)安培環(huán)路定理得到。前面已經(jīng)推導(dǎo)過(guò)，這里不再贅述。

6、幅值磁導(dǎo)率ua：沒(méi)有直流偏置時(shí)，交流磁場(chǎng)強(qiáng)度的幅值與磁通密度幅值的關(guān)系，這個(gè)情況一般發(fā)生在變壓器磁化的過(guò)程，比如全橋、半橋的磁化曲線。

由于磁化曲線是非線性的，幅值磁導(dǎo)率與峰值磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，如下圖是一種錳鋅鐵氧體材料幅值磁導(dǎo)率和磁密的曲線圖

一般設(shè)計(jì)中，關(guān)注勵(lì)磁電流的大小，這個(gè)電流也是一個(gè)電感量的函數(shù)，電感量又是磁導(dǎo)率的一個(gè)函數(shù)，然而不同頻率和溫度影響初始磁導(dǎo)率的大小，進(jìn)而影響電感量，在我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)往往考慮的是室溫25℃下的初始磁導(dǎo)率，但必須關(guān)注低溫下，尤其是鐵氧體在低溫下初始磁導(dǎo)率是下降的，勵(lì)磁電流是會(huì)增大的。同時(shí)也要關(guān)注高溫磁性材料的居里溫度點(diǎn)。

三

影響磁導(dǎo)率的因素

1、物質(zhì)本身的性質(zhì)：物質(zhì)本身的性質(zhì)是影響磁導(dǎo)率的重要因素。對(duì)于固體物質(zhì)而言，物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)和細(xì)微結(jié)構(gòu)的不同，導(dǎo)致固體的電子云在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，進(jìn)而影響了磁化強(qiáng)度和方向，從而導(dǎo)致不同物質(zhì)的磁導(dǎo)率不同。此外，也有一些物質(zhì)具有特殊的性質(zhì)，比如鐵磁性、順磁性、抗磁性等，這些性質(zhì)決定了物質(zhì)在磁場(chǎng)中的響應(yīng)方式，從而影響了磁導(dǎo)率。

2、溫度：度也是影響磁導(dǎo)率的重要因素之一。一般來(lái)說(shuō)，溫度越高，物質(zhì)的分子和原子的熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，從而使得物質(zhì)中自由電子的運(yùn)動(dòng)受到阻礙，電子磁矩的大小和方向受到擾動(dòng)，導(dǎo)致磁導(dǎo)率降低。但是，也有一些特殊的材料，在特定溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出反常的磁化行為。比如，某些鐵磁體在一定溫度范圍內(nèi)會(huì)出現(xiàn)反鐵磁性，即磁化方向與磁場(chǎng)反向的現(xiàn)象。

3、磁場(chǎng)強(qiáng)度：場(chǎng)強(qiáng)度也是影響磁導(dǎo)率的因素之一。在弱磁場(chǎng)下，物質(zhì)的磁導(dǎo)率通常是線性關(guān)系。但是當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí)，物質(zhì)的響應(yīng)將不再線性，這就產(chǎn)生了磁飽和現(xiàn)象。飽和的狀態(tài)下，物質(zhì)的磁導(dǎo)率不再隨磁場(chǎng)的增加而增加，反而會(huì)趨于飽和，這是因?yàn)樵趶?qiáng)磁場(chǎng)作用下，物質(zhì)的自旋和軌道磁矩取向被強(qiáng)制指向磁場(chǎng)方向，電子自由度減少，從而導(dǎo)致磁導(dǎo)率減小。
綜上所述，物質(zhì)本身的性質(zhì)、溫度和磁場(chǎng)強(qiáng)度都是影響磁導(dǎo)率的因素。通過(guò)深入研究這些因素之間的關(guān)系，可以更好地理解磁導(dǎo)率的本質(zhì)和特點(diǎn)，為后續(xù)的科學(xué)研究提供基礎(chǔ)和支撐。

什么是電磁波?

電磁波(Electromagnetic wave)是由同相且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中衍生發(fā)射的振蕩粒子波，是以波動(dòng)的形式傳播的電磁場(chǎng)，具有波粒二象性，其粒子形態(tài)稱為光子，電磁波與光子不是非黑即白的關(guān)系，而是根據(jù)實(shí)際研究的不同，其性質(zhì)所體現(xiàn)出的兩個(gè)側(cè)面。由同相振蕩且互相垂直的電場(chǎng)與磁場(chǎng)在空間中以波的形式移動(dòng)，其傳播方向垂直于電場(chǎng)與磁場(chǎng)構(gòu)成的平面。電磁波在真空中速率固定，速度為光速。見麥克斯韋方程組。

電磁波伴隨的電場(chǎng)方向，磁場(chǎng)方向，傳播方向三者互相垂直，因此電磁波是橫波。電磁波實(shí)際上分為電波和磁波，是二者的總稱，但由于電場(chǎng)和磁場(chǎng)總是同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)消失，并相互轉(zhuǎn)換，所以通常將二者合稱為電磁波，有時(shí)可直接簡(jiǎn)稱為電波。

在量子力學(xué)角度下，電磁波的能量以一份份的光子呈現(xiàn)，光子本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是波包，即以局域性能量呈現(xiàn)的波。電磁波的能量是量子化的，當(dāng)其能級(jí)階躍遷過(guò)輻射臨界點(diǎn)，便以光子的形式向外輻射，此階段波體為光子，光子屬于玻色子。

一定頻率范圍的電磁波可以被人眼所看見，稱之為可見光，或簡(jiǎn)稱為光，太陽(yáng)光是電磁波的一種可見的輻射形態(tài)。電磁波不依靠介質(zhì)傳播。

電磁輻射通常意義上指所有電磁輻射特性的電磁波，非電離輻射是指無(wú)線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線。而X射線及γ射線通常被認(rèn)為是放射性的輻射。稱作電離輻射。

要特別注意，電磁波并非與傳統(tǒng)的機(jī)械波一樣發(fā)生了空間上的震動(dòng)，而是傳播路徑上不同點(diǎn)電場(chǎng)與磁場(chǎng)屬性的改變。

從科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，電磁波是能量的一種，屬于一種波，就像機(jī)械波，引力波和物質(zhì)波（概率波）一樣，凡是高于絕對(duì)零度的物體，都會(huì)釋出電磁波，且溫度越高，放出的電磁波頻率就越高，波長(zhǎng)就越短，這種電磁波稱之為黑體輻射。正像人們一直生活在空氣中而眼睛卻看不見空氣一樣，除光波外，人們也看不見無(wú)處不在的其他電磁波。

電磁場(chǎng)包含電場(chǎng)與磁場(chǎng)兩個(gè)方面，分別用電場(chǎng)強(qiáng)度E（或電位移D）及磁通密度B（或磁場(chǎng)強(qiáng)度H）表示其特性。按照麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論，這兩部分是緊密相依的。時(shí)變的電場(chǎng)會(huì)引起磁場(chǎng)，時(shí)變的磁場(chǎng)也會(huì)引起電場(chǎng)。電磁場(chǎng)的場(chǎng)源隨時(shí)間變化時(shí)，其電場(chǎng)與磁場(chǎng)互相激勵(lì)導(dǎo)致電磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)而形成電磁波。電磁波的傳播速度與光速相等，在自由空間中，為c=299792458m/s≈3×108m/s。電磁波的行進(jìn)還伴隨著功率的輸送。

電磁輻射量與溫度有關(guān)，通常高于絕對(duì)零度的物質(zhì)或粒子都有電磁輻射，溫度越高輻射量越大，頻率越高，波長(zhǎng)越短，但大多不能被肉眼觀察到

吸波材料

定義

所謂吸波材料，指能吸收或者大幅減弱其表面接收到的電磁波能量，從而減少電磁波的干擾的一類材料。在工程應(yīng)用上，除要求吸波材料在較寬頻帶內(nèi)對(duì)電磁波具有高的吸收率外，還要求它具有質(zhì)量輕、耐溫、耐濕、抗腐蝕等性能。

介紹

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對(duì)環(huán)境的影響日益增大。在機(jī)場(chǎng)、機(jī)航班因電磁波干擾無(wú)法起飛而誤點(diǎn)；在醫(yī)院、移動(dòng)電話常會(huì)干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。電磁輻射通過(guò)熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)、累積效應(yīng)對(duì)人體造成直接和間接的傷害。研究證實(shí)，鐵氧體吸波材料性能最佳，它具有吸收頻段高、吸收率高、匹配厚度薄等特點(diǎn)。將這種材料應(yīng)用于電子設(shè)備中可吸收泄露的電磁輻射，能達(dá)到消除電磁干擾的目的。根據(jù)電磁波在介質(zhì)中從低磁導(dǎo)向高磁導(dǎo)方向傳播的規(guī)律，利用高磁導(dǎo)率鐵氧體引導(dǎo)電磁波，通過(guò)共振，大量吸收電磁波的輻射能量，再通過(guò)耦合把電磁波的能量轉(zhuǎn)變成熱能。吸波材料在設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮兩個(gè)問(wèn)題，1）、電磁波遭遇吸波材料表面時(shí)，盡可能完全穿過(guò)表面，減少反射；2）、在電磁波進(jìn)入到吸波材料內(nèi)部時(shí)，要使電磁波的能量盡量損耗掉。

電子產(chǎn)品在工作時(shí)會(huì)向外輻射不同頻率和波長(zhǎng)的電磁波，易對(duì)臨近電路和設(shè)備造成干擾，造成信息傳輸失誤、控制失靈等事故，并對(duì)環(huán)境造成電磁污染。如導(dǎo)致飛機(jī)無(wú)法按時(shí)起飛、醫(yī)院的電子診療儀器無(wú)法正常工作等。目前，吸波材料是解決電磁污染的應(yīng)用材料之一。吸波材料不僅能吸收部分電磁波，還具有質(zhì)量輕、耐潮濕、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)。

吸波材料實(shí)現(xiàn)良好吸收的兩個(gè)條件

1、入射的電磁波能夠充分地進(jìn)人材料內(nèi)部而不在表面發(fā)生反射。即材料的匹配特性；
2、進(jìn)入材料內(nèi)部的電磁波能迅速衰減掉。滿足條件1)的方法間自由阻抗。是利用特殊的邊界條件來(lái)達(dá)到材料的輸入阻抗與空部，間波阻抗相匹配，即反射系數(shù)R=0，目前的吸收劑能。難以滿足該條件；而滿足條件2)的方法則是使材料具有較大的電磁損耗。
在實(shí)際中，這2方面的要求通常是相互矛盾的，并且還要求吸波材料吸波頻帶寬，力學(xué)性能優(yōu)良以及易于施工等特點(diǎn)，因而在設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)吸波材料的厚度、電磁參數(shù)與結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。一般選用多層結(jié)構(gòu)，使各層材料的阻抗由表面至底層逐次降低，這樣既可以實(shí)現(xiàn)材料的輸入阻抗與空間波阻抗相匹配，引導(dǎo)電磁波進(jìn)人材料內(nèi)部，又可通過(guò)調(diào)節(jié)材料的電磁參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的吸收。

入射電磁波最大限度的進(jìn)入材料內(nèi)部，而不是在其表面就被反射，即要滿足材料的阻抗匹配；進(jìn)入材料內(nèi)部的電磁波能幾乎全部被衰減掉，即衰減匹配。衰減匹配可以是電阻性損耗，將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能；也可以是電介質(zhì)損耗，通過(guò)介質(zhì)極化將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能；還可以是磁損耗，轉(zhuǎn)化為磁滯損耗、阻尼損耗等。因此，好的吸波材料幾乎不反射電磁波，而是將它們吸收到內(nèi)部并全部衰減掉。

吸波材料的特點(diǎn)及應(yīng)用

一

特點(diǎn)

吸波材料是指能吸收投射到它表面的電磁波能量的一類材料，通過(guò)材料各種不同的損耗機(jī)制，將入射電磁波轉(zhuǎn)化為熱能或其它能量形式，而達(dá)到吸收電磁波目的。在工程應(yīng)用上，除了要求吸波材料在較寬頻帶內(nèi)，對(duì)電磁波具有很高的吸收率外，還要求具有耐溫、耐濕、質(zhì)量輕、抗腐蝕等性能。吸波材料的吸波效果是由介質(zhì)內(nèi)部各種電磁機(jī)制來(lái)決定，如：電介質(zhì)的共振吸收、電子擴(kuò)散、微渦流等等。

?柔軟不易碎，輕薄，易于加工切割，使用方便，可安裝于狹小空間

?產(chǎn)品需要粘接或壓合在金屬底板上才能達(dá)到良好的吸波效果

?產(chǎn)品可以對(duì)應(yīng)多樣化的尺寸和形狀

?耐溫性高，柔韌性好

?無(wú)鹵，無(wú)鉛，滿足RoHs指令

產(chǎn)品應(yīng)用：

?可作為移動(dòng)設(shè)備用柔性電纜的噪音對(duì)策。（筆記本電腦，游戲機(jī)，手……等）

?降低各種電子設(shè)備的輻射噪音。（CPU產(chǎn)生的噪音等）

?降低手機(jī)對(duì)人體的電磁波輻射（SAR）。

?降低屏蔽框內(nèi)的內(nèi)部EMI（共振，串?dāng)_）。

?減少低頻間的耦合傳導(dǎo)輻射干擾、減少低頻回波干擾。

二

吸波材料的應(yīng)用

1、可用在筆記本電腦、手機(jī)、通訊機(jī)柜等的電子設(shè)備腔體內(nèi)部。

2、可用來(lái)降低各種電子設(shè)備的輻射和噪音。

3、可減少低頻間的偶合傳導(dǎo)輻射干擾、減少低頻回波干擾

4、可降低屏障框內(nèi)的內(nèi)部EMI（共振、串?dāng)_）。

5、應(yīng)用到芯片與散熱模塊之間。

6、應(yīng)用之EMI/RFI：EMI（Electro MagneTIc Interference）：翻譯為電磁波干擾。電磁波干擾三要素：干擾源、干擾傳播途徑以及敏感設(shè)備。擾源是指產(chǎn)生電磁干擾的電子設(shè)備或系統(tǒng)，干擾傳播途徑包括線纜，空間等，敏感設(shè)備是指易受電磁干擾影響的電子設(shè)備或系統(tǒng)。發(fā)射頻率干擾（RF Interference）：射頻是一種高頻交流電，也就是通常所說(shuō)的電磁波。射頻干擾就是電磁波所帶來(lái)的干擾。如兩個(gè)頻率相差不多的電磁波會(huì)同時(shí)被接收機(jī)接收造成干擾。在離發(fā)出臺(tái)近的地方會(huì)有諧波干擾。干擾其他的接收設(shè)備。

吸波材料與屏蔽材料的區(qū)別

屏蔽材料是能對(duì)兩個(gè)空間區(qū)域之間進(jìn)行金屬的隔離、磁場(chǎng)、電磁波、以控制電場(chǎng)，由一個(gè)區(qū)域?qū)α硪粋€(gè)區(qū)域的感應(yīng)和輻射的一類材料。具體來(lái)說(shuō)就是用來(lái)制造屏蔽體的材料。屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個(gè)系統(tǒng)的干擾源包圍起來(lái)，防止干擾電磁場(chǎng)向外擴(kuò)散，用屏蔽體將接收電路、設(shè)備或系統(tǒng)包起來(lái)，防止受到外界電磁場(chǎng)的影響。吸波材料電磁波進(jìn)去出不來(lái)，但是電磁屏蔽材料不一定是把電磁波反射掉，而是通過(guò)無(wú)論是吸收還是反射，使電磁波到達(dá)屏蔽材料另一面的量減少。可以說(shuō)吸波材料是為使吸波材料和電磁波源的同側(cè)，盡可能少的接收反射回來(lái)的電磁波，而電磁屏蔽材料是為屏蔽材料與使電磁波源異側(cè)，盡可能少的接收到電磁波的影響。電子行業(yè)瞬息萬(wàn)變，這對(duì)材料方案商而言帶來(lái)不少挑戰(zhàn)。在5G、汽車電子、自動(dòng)駕駛、無(wú)人機(jī)、AI、AR/VR等趨勢(shì)下，電子產(chǎn)品將不斷迭代更新，對(duì)芯片的算力要求更高，面臨功耗增大，輻射、散熱加劇等問(wèn)題，這對(duì)高端材料的開發(fā)能力和技快速對(duì)應(yīng)的術(shù)支持提出了更高要求。

如何選擇吸波材料？

波段頻率：

材質(zhì)：橡膠基，樹脂基，泡沫基，聚氨酯基，塑料基，涂料類等基材；

厚度：

顏色：

密度：

硬度：

干濕度：

安裝位置：

使用環(huán)境：

性能測(cè)試要求：

其他因素等。