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(chē)工業(yè)的快速發(fā)展和汽車(chē)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(chē)上的廣泛應(yīng)用，對(duì)于今天的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用電子技術(shù)的程度已成為提升汽車(chē)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(chē)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(chē)的安全性、可靠性、舒適性起著決定性作用。

TIM熱管理材料分類の紹介

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(mén)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(chē)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?/p>

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(shù)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锏龋Ｓ玫慕饘偬盍先玢y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(kāi)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(shù)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⒕酆衔锖蛶в姓澈蟿┑奶计?，如硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)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(chóng)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(kāi)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(shù)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(kāi)發(fā)高性能[3]。 最常見(jiàn)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(shù)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)。

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(jiàn)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(jiàn)，稱之為可見(jiàn)光，或簡(jiǎn)稱為光，太陽(yáng)光是電磁波的一種可見(jiàn)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(jiàn)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(jiàn)空氣一樣，除光波外，人們也看不見(jiàn)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(chē)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(kāi)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(shù)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。

高磁導(dǎo)率電磁波抑制吸波材料

一

產(chǎn)品介紹

二

產(chǎn)品特性

三

應(yīng)用領(lǐng)域

四

性能參數(shù)

五

磁導(dǎo)率曲線

1、5G推動(dòng)電磁屏蔽和導(dǎo)熱材料及器件需求快速提升

1.1 消費(fèi)電子產(chǎn)品和通信設(shè)備中廣泛采用電磁屏蔽和導(dǎo)熱產(chǎn)品 高性能的通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、汽車(chē)等終端產(chǎn)品的廣泛使用帶動(dòng)電磁屏蔽及導(dǎo)熱器件及相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的迅速擴(kuò)大，產(chǎn)品應(yīng)用也不斷加深，同時(shí)電磁屏蔽及導(dǎo)熱器件在電子產(chǎn)品的應(yīng)用也能極大地提升了電子產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品性能。 5G時(shí)代逐步臨近，高頻率的引入、硬件零部件的升級(jí)以及聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及天線數(shù)量的成倍增長(zhǎng)，設(shè)備與設(shè)備之間及設(shè)備本身內(nèi)部的電磁干擾無(wú)處不在，電磁干擾和電磁輻射對(duì)電子設(shè)備的危害也日益嚴(yán)重。同時(shí)伴隨著電子產(chǎn)品的更新升級(jí)，設(shè)備的功耗不斷增大，發(fā)熱量也隨之快速上升。未來(lái)高頻率高功率電子產(chǎn)品的瓶頸是其產(chǎn)生的電磁輻射和熱，為了解決此問(wèn)題，電子產(chǎn)品在設(shè)計(jì)時(shí)將會(huì)加入越來(lái)越多的電磁屏蔽及導(dǎo)熱器件。因此電磁屏蔽和散熱材料及器件的作用將愈發(fā)重要，未來(lái)需求也將持續(xù)增長(zhǎng)。

在智能手機(jī)普及之前的2G時(shí)代，手機(jī)較少受到電磁屏蔽與散熱方面的困擾。隨著3G智能機(jī)時(shí)代的來(lái)臨，手機(jī)硬件配置越來(lái)越高，CPU不斷向著多核高性能方向升級(jí)，屏幕大尺寸高分辨率化趨勢(shì)明顯，通信速率也不斷提升，伴隨手機(jī)硬件升級(jí)帶來(lái)電磁屏蔽與散熱需求的不斷提升，推動(dòng)著電磁屏蔽和導(dǎo)熱器件產(chǎn)品種類的不斷豐富和創(chuàng)新。

可以預(yù)見(jiàn)的是，5G時(shí)代的智能手機(jī)由于傳輸速率、頻率、信號(hào)強(qiáng)度等顯著提升，從核心芯片到射頻器件、從機(jī)身材質(zhì)到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，5G智能手機(jī)零部件將迎來(lái)新的變革，硬件創(chuàng)新升級(jí)對(duì)智能手機(jī)的電磁屏蔽和導(dǎo)熱提出了新的要求，未來(lái)有望進(jìn)一步呈現(xiàn)種類多元化、工藝升級(jí)、單機(jī)用量提升等趨勢(shì)，拉動(dòng)單機(jī)價(jià)值進(jìn)一步增長(zhǎng)，因此電磁屏蔽與導(dǎo)熱產(chǎn)品在5G時(shí)代具備更廣闊的的應(yīng)用空間。

1.2 5G時(shí)代電磁屏蔽和導(dǎo)熱產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng) 近年來(lái)隨著軟硬件技術(shù)不斷升級(jí)，消費(fèi)電子產(chǎn)品創(chuàng)新及通信設(shè)備升級(jí)推動(dòng)電磁屏蔽和導(dǎo)熱材料市場(chǎng)穩(wěn)步增長(zhǎng)。根據(jù)BCC Research的預(yù)測(cè)，全球EMI/RFI屏蔽材料市場(chǎng)規(guī)模將從2016年的60億美元提高到2021年的78億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率近6%，而全球界面導(dǎo)熱材料的市場(chǎng)規(guī)模將從2015年的7.6億美元提高到2020年的11億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率超7%。

而屬于新興行業(yè)的石墨散熱材料，自2011年開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中以來(lái)，近年呈現(xiàn)快速發(fā)展趨勢(shì)，按照150-200元/平米的單價(jià)來(lái)計(jì)算，當(dāng)前高導(dǎo)熱石墨材料在消費(fèi)電子領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)近百億元人民幣。

由于5G時(shí)代將于2020年以后全面到來(lái)，因此上述短期內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模的預(yù)測(cè)主要基于現(xiàn)有設(shè)備的升級(jí)需求，均未考慮5G大規(guī)模商用后的增量因素?？梢灶A(yù)見(jiàn)的是，隨著5G時(shí)代下游市場(chǎng)的快速發(fā)展，將帶來(lái)電磁屏蔽和導(dǎo)熱材料和器件的巨大增量需求，因此我們認(rèn)為2021年以后，電磁屏蔽與導(dǎo)熱材料市場(chǎng)增速有望在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步顯著提升。 根據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，隨著5G手機(jī)將在2019年上市，到2021年市場(chǎng)中將有9%的智能手機(jī)支持5G網(wǎng)絡(luò)，因此2021年以后5G手機(jī)年銷量將突破億部級(jí)別。據(jù)發(fā)改委、工信部2017年初印發(fā)的《信息基礎(chǔ)設(shè)施重大工程建設(shè)三年行動(dòng)方案》，到2018年我國(guó)4G基站總數(shù)將在2015年基礎(chǔ)上新增200萬(wàn)，即合計(jì)約400萬(wàn)個(gè)，粗略假設(shè)5G低頻基站數(shù)與4G基站數(shù)相當(dāng)，同時(shí)高頻基站與低頻基站數(shù)大致相當(dāng)，則未來(lái)5G基站總需求數(shù)將達(dá)到近800萬(wàn)個(gè)，有望在現(xiàn)有規(guī)?；A(chǔ)上翻倍增長(zhǎng)。

5G時(shí)代的移動(dòng)終端和基站均對(duì)電磁屏蔽與導(dǎo)熱產(chǎn)品產(chǎn)生大量的增量需求，疊加工藝升級(jí)趨勢(shì)可帶來(lái)單機(jī)價(jià)值量的顯著提升，進(jìn)而推動(dòng)電磁屏蔽與導(dǎo)熱產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)規(guī)模在5G時(shí)代全面到來(lái)后有望實(shí)現(xiàn)成倍增長(zhǎng)。 以導(dǎo)熱石墨為例，5G手機(jī)有望在更多關(guān)鍵零部件部位采用定制化導(dǎo)熱石墨方案，同時(shí)復(fù)合型和多層高導(dǎo)熱膜由于具備更優(yōu)的散熱效果而有望被更多采用，從而帶來(lái)導(dǎo)熱石墨單機(jī)價(jià)值的顯著提升。假設(shè)未來(lái)5G手機(jī)中的導(dǎo)熱石墨單價(jià)是4G手機(jī)中的2.5倍，伴隨5G手機(jī)滲透率的提升，應(yīng)用于智能手機(jī)的導(dǎo)熱石墨市場(chǎng)規(guī)模將有望實(shí)現(xiàn)翻倍以上增長(zhǎng)。

由此可見(jiàn)，電磁屏蔽和導(dǎo)熱產(chǎn)品伴隨5G智能手機(jī)的滲透，疊加單機(jī)用量和種類的顯著提升，有望實(shí)現(xiàn)更快速的增長(zhǎng)。同時(shí)考慮到5G通信基站速率和數(shù)量的增加，以及處理頻段的復(fù)雜化，自身產(chǎn)生的電磁信號(hào)和熱量均顯著增加，推動(dòng)更多的電磁屏蔽與導(dǎo)熱產(chǎn)品需求；此外，5G技術(shù)的成熟有望推動(dòng)智能可穿戴、VR/AR、智能駕駛汽車(chē)等新興智能終端的興起，進(jìn)而為電磁屏蔽與導(dǎo)熱帶來(lái)更豐富的應(yīng)用領(lǐng)域。因此，5G時(shí)代全面到來(lái)后，單機(jī)價(jià)值量的提升疊加終端設(shè)備數(shù)量的增加，電磁屏蔽與導(dǎo)熱材料和器件的市場(chǎng)規(guī)模有望成倍增長(zhǎng)。

2、國(guó)內(nèi)供應(yīng)商發(fā)展可期

3.1 國(guó)內(nèi)廠商布局產(chǎn)業(yè)鏈主要環(huán)節(jié) 電磁屏蔽和導(dǎo)熱材料及器件處于產(chǎn)業(yè)鏈的中游，上游是塑料粒、硅膠塊、金屬材料和布料及其他等基礎(chǔ)原材料，下游是通訊設(shè)備、計(jì)算機(jī)、手機(jī)終端、汽車(chē)電子、家用電器和國(guó)防軍工等終端用戶。其中，電磁屏蔽和導(dǎo)熱器件是在電磁屏蔽和導(dǎo)熱材料的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次加工處理。

在中游環(huán)節(jié)，一部分公司主要研發(fā)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)電磁屏蔽與導(dǎo)熱材料產(chǎn)品，進(jìn)而交付給器件加工廠商，另一部分公司自外購(gòu)原材料后，獨(dú)自進(jìn)行材料設(shè)計(jì)生產(chǎn)和器件的二次加工，最終將模切成型后的電磁屏蔽和導(dǎo)熱器件交付給下游廠商。相對(duì)而言，材料生產(chǎn)環(huán)節(jié)技術(shù)壁壘較高、參與者較少，故毛利率水平一般高于器件加工環(huán)節(jié)。 電磁屏蔽及導(dǎo)熱器件成本構(gòu)成中原材料占比超過(guò)70%，毛利率主要受原材料價(jià)格波動(dòng)的影響。由于電磁屏蔽及導(dǎo)熱器件種類豐富，故所需原材料種類較多，有不銹鋼、銅、鋁等金屬材料及硅膠、膠帶、泡棉、導(dǎo)電布、塑料、膜與離型材料等非金屬材料，絕大多數(shù)原材料在市場(chǎng)上非常普遍，從事該類材料的生產(chǎn)廠家較多，競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)較為激烈，基本上不存在稀缺性。 其中導(dǎo)熱石墨膜的主要原材料為聚酰亞胺（PI膜），是一種高性能的絕緣材料，具有較高的技術(shù)壁壘，全球范圍內(nèi)高性能的聚酰亞胺生產(chǎn)廠商較少，主要集中于美國(guó)和日韓，因此PI膜價(jià)格波動(dòng)對(duì)導(dǎo)熱石墨膜產(chǎn)品毛利率具有較大影響。自2016年以來(lái)，隨著下游需求快速提升，PI膜基本處于供不應(yīng)求階段，采購(gòu)價(jià)格有所反彈，未來(lái)隨著供給端新增產(chǎn)能陸續(xù)開(kāi)出，供需關(guān)系有望保持穩(wěn)定。

3.2 多重因素推動(dòng)國(guó)內(nèi)廠商未來(lái)具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)3.2.1 采用差異化戰(zhàn)略，注重技術(shù)升級(jí)和應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新 國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的電磁屏蔽與導(dǎo)熱材料及器件供應(yīng)商在特定領(lǐng)域注重制造工藝升級(jí)和應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新，相比于海外大廠的普適性產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)供應(yīng)商產(chǎn)品具備差異化優(yōu)勢(shì)，為高端客戶提供定制化的先進(jìn)產(chǎn)品，并基于下游應(yīng)用領(lǐng)域和需求不斷創(chuàng)新材料和產(chǎn)品形式，具備高毛利、高效率的電磁屏蔽和導(dǎo)熱解決方案，在發(fā)展成長(zhǎng)過(guò)程中已逐漸形成穩(wěn)定的客戶群體和供應(yīng)格局，差異化的產(chǎn)品和定制化解決方案決定了國(guó)內(nèi)供應(yīng)商的高毛利率水平。同時(shí)，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先廠商注重研發(fā)投入的持續(xù)性，提前布局適用于5G時(shí)代的新工藝和新產(chǎn)品應(yīng)用，未來(lái)份額有望持續(xù)增長(zhǎng)并保證盈利水平。 3.2.2 海外巨頭不再重點(diǎn)布局，側(cè)面推動(dòng)國(guó)產(chǎn)化轉(zhuǎn)移趨勢(shì) 以全球龍頭萊爾德為例，以電磁屏蔽與導(dǎo)熱材料業(yè)務(wù)為主的功能材料部門(mén)呈現(xiàn)營(yíng)收規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)、毛利率顯著下滑的特點(diǎn)。而近年來(lái)大力拓寬汽車(chē)、醫(yī)療等領(lǐng)域成為材料部門(mén)增長(zhǎng)的新助力，來(lái)自手機(jī)領(lǐng)域的營(yíng)收及占比持續(xù)下降，而成熟的手機(jī)業(yè)務(wù)的低毛利也成為整體部門(mén)毛利率下滑的主要因素。同時(shí)，規(guī)模過(guò)大、產(chǎn)品品類過(guò)多也影響了整體毛利率的表現(xiàn)，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中必然會(huì)有所取舍，這也是海外巨頭與國(guó)內(nèi)具備差異化優(yōu)勢(shì)企業(yè)相比所存在的快速發(fā)展推動(dòng)力不足的體現(xiàn)。

綜上所述，在5G時(shí)代到來(lái)之際，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的電磁屏蔽與導(dǎo)熱供應(yīng)商主要采用差異化戰(zhàn)略，為高端客戶提供定制化產(chǎn)品，注重技術(shù)升級(jí)和應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新，伴隨終端國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)，憑借快速的服務(wù)響應(yīng)和產(chǎn)能擴(kuò)充能力迅速搶占增量的市場(chǎng)份額，同時(shí)，海外巨頭無(wú)力持續(xù)重點(diǎn)布局，我們認(rèn)為電磁屏蔽和導(dǎo)熱產(chǎn)業(yè)將呈現(xiàn)出顯著的國(guó)產(chǎn)化趨勢(shì)。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先廠商穩(wěn)定的毛利率水平為30%左右，已是近年來(lái)市場(chǎng)充分競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，未來(lái)有望保持穩(wěn)定。國(guó)內(nèi)兩類廠商有望在未來(lái)獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)：1）材料工藝技術(shù)領(lǐng)先的供應(yīng)商，綁定終端領(lǐng)先客戶，憑借技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)材料在終端的應(yīng)用方向；2）具備定制化器件和解決方案能力的供應(yīng)商，把握終端客戶創(chuàng)新方向并積極向上游材料拓展。