經(jīng)過十多年發(fā)展，導熱吸波材料已日益標準化、體系化，工業(yè)級的導熱吸波材料產品也已經(jīng)定型批量生產，其性能穩(wěn)步提升，已應用在軍民電子設備領域，這就需要人們進行深入思考：導熱吸波材料的生產制備技術已經(jīng)有了迅猛突破，還存在哪些技術瓶頸沒有突破，制約著整個行業(yè)發(fā)展。先進院科技根據(jù)在行業(yè)內多年的從業(yè)經(jīng)驗，認為導熱吸波材料還存在以下四個方面問題。

 導熱吸波材料的微觀結構模型及設計理論尚未建立

由于導熱吸波材料屬于工程應用材料領域，研究的重點一直以提高性能為主要目標，即直接采用不同種類、不同形態(tài)的功能粉體進行復配，通過調整添加量改善性能，并未從微觀層面出發(fā)對不同種填料間的相互作用機理進行深入研究。導熱吸波材料一般由基體高分子材料與多種功能填料復合而成，功能填料的成分、添加量、微觀形貌、分布狀態(tài)對材料電磁特性、熱傳導效能的影響規(guī)律還沒有相應的物理模型和指導理論。

根據(jù)傳統(tǒng)的導熱增強相“海-島”結構模型以及電磁波吸收機理開展導熱吸波材料的組分設計，理論設計預期與實際測試結果之間存在較大誤差，理論不能有效指導實際生產。因此，材料微觀結構和功能單元模型的缺失、理論與工業(yè)化生產的脫節(jié)、多種功能填料復合使用指南空白等一系列應用理論的滯后，嚴重制約著導熱吸波材料基礎設計理論的發(fā)展。

 導熱吸波材料的性能評價與測試標準尚未統(tǒng)一

導熱吸波材料最重要的性能指標是導熱系數(shù)和吸波性能。而目前行業(yè)單位內對這兩個性能在評價指標、測試原理、測試方法以及測試標準方面都存在著較大差異，互相之間的測試數(shù)據(jù)相差很大，導致該類產品在研制、使用過程中無章可循，嚴重制約了該類產品的推廣應用，具體分析如下。

 熱導率

目前，行業(yè)內針對導熱吸波材料導熱系數(shù)的測試主要采用以下兩個測試標準：(1)美國標準 ASTM D5470《熱導性電絕緣材料熱傳輸特性標準試驗方法》；(2) 中國標準 GB/T22588-2008《閃光法測量熱擴散系數(shù)或導熱系數(shù)》。

圖5 ASTM D5470 熱流法測試裝置的基本構造示意圖

圖5為 ASTM D5470 熱流法測試裝置的基本構造示意圖，測試原理是通過對樣品施加一定的熱流量、壓力來測試樣品的厚度和在熱板/冷板間的溫度差，從而得到樣品的導熱系數(shù)，這種測試方式更能模擬實際的使用狀態(tài)，接近實際使用場景。GB/T22588-2008 等同于美標 ASTM E1461《用閃光法確定固體熱擴散率試驗方法》，采用高強度的能量脈沖對小而薄的圓盤試樣進行短時間的輻照，熱擴散系數(shù)的值通過試樣的厚度和低溫表面溫度上升到某一值所需要的時間來計算，實際測得的數(shù)據(jù)是材料的熱擴散系數(shù)，其導熱系數(shù)計算公式為 λ＝α·Cp·ρ（α為熱擴散系數(shù)，Cp為比熱容，ρ為體積密度）。

在很多文獻中均提出 ASTM D5470 和 GB/T22588-2008 兩種測試方法的結果較為接近，認為兩種結果可以交叉使用對比。筆者認為兩種測試方法存在顯著差距，從測試方法可以看出，ASTM D5470 可以通過測試三個不同厚度的樣品的擬合曲線來消除界面熱阻因素，反映出使用狀態(tài)下的導熱系數(shù)，而 GB/T22588-2008 是一種激光閃射法，反映的是材料自身內部的熱傳導性，但沒有考慮界面接觸熱阻的影響。因此，不能簡單認為結果較為接近就混淆兩種測試標準。筆者通過長期的工作經(jīng)驗，認為 ASTM D5470 更為適合導熱吸波材料這種墊片類產品的導熱系數(shù)測試。

 吸波性能

目前，衡量導熱吸波材料的電磁波吸收性能主要通過兩個指標：(1)反射率；(2)電磁波衰減系數(shù)。

(1)反射率。按照 GJB 2039A-2011《雷達吸波材料反射率測試方法》直接對導熱吸波材料進行電磁波吸收性能的測試，該方法是國內對吸波材料性能進行評價使用最廣泛的一種方法，測試時電磁波信號由網(wǎng)絡分析儀通過一個天線發(fā)射，信號入射到待測樣品并被反射出去，反射后的信號被另一個天線接收并送至網(wǎng)絡分析儀。由于吸波材料的作用，發(fā)射功率和接收功率存在一定差值，這一差值轉化成 dB 為單位的數(shù)值就是樣品的反射率，測試系統(tǒng)如圖6 所示。

圖6 弓形法掃頻測量系統(tǒng)示意圖

(２)電磁波衰減系數(shù)。電磁波衰減系數(shù)是一種理論屬性，并非用于指示一種物料在一個微波設備內的性能，而是根據(jù)損耗材料的復合介電常數(shù)和復合磁導率計算而得，是一種嚴格比較兩種吸收物料性能的方法。電磁波衰減系數(shù)可以直觀地體現(xiàn)出材料使用過程中對器件內部電磁雜波的衰減，相關研究學者及生產企業(yè)逐漸采用這一指標衡量材料的性能，但是目前國內外尚無針對該指標的測試標準，各單位根據(jù)各自硬件條件進行測試，具體方法如表4 所示。

表4 電磁波衰減系數(shù)測試方法

先進院科技認為，由于反射率主要用于測量平板型材料的吸波性能，測試源與吸波材料的距離較遠，與導熱吸波材料的實際使用場景區(qū)別較大，測試結果更傾向于反映材料的吸波性能，不能準確地表征材料在器件內部對電磁雜波的衰減，因此，電磁波衰減系數(shù)更加適合評價導熱吸波材料的吸波性能。

綜上所述，目前導熱吸波材料主要性能指標的測試標準還存在著種類繁多、標準各異的問題，在實際開發(fā)生產過程中還存在著很多由于行業(yè)規(guī)范性不強帶來的問題。由于缺乏統(tǒng)一化、專業(yè)化的導熱吸波材料性能測試方法與標準，各單位采用不同的測試方法獲得了差異顯著的結果，導致目前缺乏評判導熱吸波材料主要性能的統(tǒng)一標準，對后續(xù)裝備設計人員在導熱吸波材料的選型、使用和評價方面的指導性差，產品標準缺失、通用性不強，產品工藝及質量輸入要素不完善，制約行業(yè)的規(guī)范性發(fā)展。