聚合物微发泡轻质电磁功能材料

1. 痛点问题

随着电子技术的快速发展，电磁波污染和干扰问题日益突出。超临界流体技术制备的微发泡聚丙烯材料具有轻质、耐温耐湿、绿色环保等特性。借助其特有的微孔结构及具有特定电磁属性的功能填料，可在多频段上实现对电磁波透射和衰减性能实现高效控制，从而减少电磁污染、提高电子设备性能并保障人体健康，在军事、通信及民用领域展现出广泛的应用前景。但目前对于如何合理设计、控制泡孔结构、开发与微发泡体系适配的高效吸收剂，以精确调控材料电磁参数和热导率等方面仍面临着困难和挑战。

2. 解决方案

南京大学电子科学与工程学院姜田教授团队开发了“吸波聚丙烯发泡珠粒”，“双层珠粒发泡聚丙烯吸波材料”，“吸波导热梯度型微孔聚合物泡沫材料”，“高介电聚丙烯微发泡材料及其超临界流体模压发泡制备方法”四项产业化成果，显著推进了微发泡聚丙烯材料在电磁吸波、透波调控领域的应用广度与深度，相较于传统吸波泡沫，该系列成果在“轻、宽、强”的性能要求以及耐候性、环保性、使用寿命上实现了全面超越，并进一步扩展了材料在电磁波透波调控方面的应用。

成果1：团队将研究开发出的金属-有机-无机多级复合高相容性吸收剂与聚丙烯树脂通过双螺杆挤出机混合挤出得到具有吸波性能的复合树脂母粒；将复合母粒经过准确设计的两次高压发泡工艺得到一种吸波聚丙烯发泡珠粒。

市场应用前景：该聚丙烯复合珠粒不仅具有优异的微波吸收性能，还具有更低的堆积密度和界面结合性，所制备的发泡材料力学性能更佳，在通讯、车载雷达、国防领域都具有重要的应用价值。

成果2：研究团队分别合成具有磁性的镍金属有机框架材料和富含氮元素的碳纳米管材料，通过化学结合复合二者，收获高性能高且损耗机制多样的电磁波吸收剂。随后通过结构设计，制备出具有双层珠粒发泡聚丙烯基泡沫材料。

市场应用前景：所得到的泡沫材料在吸波剂原有的磁电耦合效应基础上，在层间形成了良好的阻抗匹配，进一步增强整体的吸波能力。结合泡沫材料的低密度优势，更大程度上实现了“轻质、高强”性能的需求。

成果3：研究团队将改性石墨烯与热塑性树脂通过双螺杆挤出机制备出不同石墨烯含量的复合母粒，再将复合母粒在注塑机中通过超临界流体处理，在模腔中进过特定的减压发泡实现改性石墨烯填料研泡孔壁的高度取向而制备出具有吸波导热功能的梯度分级的泡沫微孔材料。

市场应用前景：这种独特的微观结构为复合材料提供了分级的电学性能和热学性能，同时梯度分级的层状结构有利于增强电磁波在材料内部的损耗，在吸波材料、储能材料和传感器领域具有广阔的应用前景。

成果4：研究团队制备出力学强度和耐温耐湿性能良好，同时兼具高介电常数、低介电损耗特性的微孔聚丙烯泡沫。所制备的聚丙烯泡沫发泡倍率5-30倍，在10GHz频率下介电常数可在1.03-2范围内灵活定制。

市场应用前景：此种泡沫的介电常数在制备过程中易于调节，可广泛用作电磁波调控介质，以替代如介质透镜天线等微波器件中的传统多层介质材料，起到提高性能降低密度的效果，且实现制备的简易化、规模化。