[发明专利]一种5G网络C波段用导热吸波材料及其制备和应用

说明书

本发明公开一种5G网络C波段用导热吸波材料及其制备和应用，属于吸波材料技术领域。导热吸波材料AlN‑KH560/BN‑PDA/CIP是以片状的高性能CIP作为吸波基材、通过超声混合将复合导热陶瓷填料AlN‑KH560/BN‑PDA填充在片状羰基铁的空隙中形成，复合导热陶瓷填料AlN‑KH560/BN‑PDA是将利用KH560改性的AlN和利用盐酸多巴胺改性的BN超声复合后制备得到的；该导热吸波复合材料具有合适的阻抗匹配，具备吸收频带宽、吸收性能强、导热性能优良等优点，且其在1.3 mm厚度下的反射损耗峰值靠近3.5 GHz频段，可满足5G网络C波段的使用需求。

技术领域

本发明涉及吸波材料技术领域，具体涉及一种导热吸波材料及其制备和应用，尤其涉及一种应用于5G网络Sub-6GHz频段C波段的导热吸波材料及其制备方法。

背景技术

全球5G网络频段主要分为Sub-6GHz和毫米波两大范围，Sub-6GHz频段虽然传输速度要慢于毫米波，但是该频段的信号穿透力强，且由于Sub-6GHz频率低，所以传播得更远，站与站之间的距离就可以拉大，这就可以有效降低5G基站建设时的成本，因此Sub-6GHz频段被广泛应用。

5G时代，Sub-6GHz部分的新增频率属于C波段范围，C波段也因此被广大移动通信人知晓。C波段主要指4 GHz-8 GHz的部分，这里主要指的是3.5 GHz频段，3GPP定义为n77和n78。n77/n78是目前全球运营商使用最多的5G频段，主要归因于3.5GHz对于毫米波的优异覆盖。

由于5G需要使用频率更高的毫米波频谱资源，5G基站数量相比4G而言将增长2～3倍；另一方面，由于5G天线采用Massive MIMO 天线阵列的方式，5G单站功耗是4G单站的2.5～3.5倍。所以，5G通信不仅面临着电磁兼容的挑战，同时5G基站及器件也存在高功耗的问题，器件散热问题日趋严重，这为新型吸波材料—兼具双功能特性的导热吸波材料的使用提供了新的应用场景。

使吸波材料兼具高导热性主要是通过向高分子基体中添加功能填料来实现的。通过在基体中添加铁氧体、羰基铁、羟基铁、羟基镍、石墨、碳纤维等吸波剂通常可以获得优异的吸波性能，但填料与基体的导热系数普遍偏低。所以需要进一步添加导热填料，常见的导热填料主要有氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硅、氮化硼等绝缘填料，这些填料均不具备吸波功能。本领域技术人员在前期导热材料、吸波材料的研究基础上，通过在基体材料中混合加入传统导热填料和吸波剂，获得兼具导热、吸波功能的材料。

但是，不同填料与吸波剂复合时，复合材料的导热性能与吸波性能通常存在此消彼长的矛盾，无法满足敏感电子器件对材料兼具电磁波吸收功能和高效热传导能力的要求。中国专利CN 115521721 A公开一种具有电磁屏蔽功能的导热吸波材料，其由包含A组分和B组份的导热吸波凝胶层和铝箔层组成，A组分原料包括端乙烯基硅树脂、含氢硅油、导热填料、吸波填料、端基改性低聚倍半硅氧烷改性剂和挥发性溶剂油；B组分原料包括苯基乙烯基硅树脂、铂金催化剂、导热填料、吸波填料、聚二苯基硅氧烷改性剂和挥发性溶剂油；其还指出，所用导热填料为氮化铝、氧化铝、氮化硼和石墨烯中的一种或多种组合；所用吸波填料为碳化硅、石墨烯、铁氧体、羰基铁、铁硅铝和铁粉中的一种或多种组合；该方案是通过在组分中添加相应的导热填料和吸波填料使得产品兼顾高电磁屏蔽性能、高导热性、高电磁波吸收性等特性的，保证产品可作为填隙材料用于电子产品发热芯片与散热器之间。

上述方案制备的复合材料虽具备较好的导热吸波性，但是组成成分非常复杂，制备流程繁琐，限制了其进行大面积推广应用的可能性；且需要注意的一点是，当导热吸波材料应用于不同场景时，除了要考虑材料的吸波性能和热导率，还需要考虑材料的损耗峰频率所在频段是否满足要求，所以该导热吸波材料能否有效应用于5G网络建设中并达到良好的导热吸波效果其实是不明确的；另外，氮化铝、氧化铝、氮化硼等导热填料在未经处理的情况下直接与吸波材料复合虽能在一定程度上提高材料的导热性能，但是并不能将导热性能最大化，AlN（2.078 W/m*K）的导热系数相对于纯羰基铁（CIP，1.910 W/m*K）而言虽有提升但是没有较为明显的突破。