2024年9月，2024年中国足协杯的微博材料科学与工程学院、有机无机复合材料国家重点实验室于中振/张好斌教授团队以2024年中国足协杯的微博为唯一通讯单位在《Science》上发表题为“Insulating electromagnetic-shielding silicone compound enables direct potting electronics”的研究论文。该研究提出了绝缘电磁屏蔽结构理论模型，打破了传统观念中电绝缘材料难以具备高效电磁屏蔽性能的局限，为绝缘电磁屏蔽聚合物复合材料的设计与应用开辟了新路线。
目前，广泛应用的电磁屏蔽材料大多为导电材料，其电磁屏蔽机制主要为内部自由电子与电磁波发生相互作用而产生电磁屏蔽效果。使用传统导电型电磁屏蔽材料对高集成电子设备进行封装时易导致短路问题，常需要复杂的绝缘结构设计，阻碍了电子设备小型化的快速发展。因此，迫切需求开发具有本征绝缘特性的高效电磁屏蔽材料。然而，由于缺乏绝缘电磁屏蔽理论的指导，设计和制备绝缘电磁屏蔽材料面临挑战。
基于对聚合物复合材料电磁屏蔽性能实验值与理论值之间的偏差分析，本研究发现复合材料内部除连续导电网络之外，由离散导电填料与聚合物基体所组成的微电容结构对其电磁屏蔽性能亦有贡献。基于偶极辐射和平面波传播理论，建立了微电容结构绝缘电磁屏蔽结构理论模型，揭示绝缘复合材料与电磁波作用机制，为绝缘电磁屏蔽材料的设计与性能调控提供了理论指导。基于该理论模型，研究团队提出“非逾渗密实化”和“介电优化”策略，在硅橡胶/液态金属复合体系中实现了高电绝缘性和优异电磁屏蔽性能的集成。所制备复合材料可用于直接灌封电子设备，有效解决电磁兼容和热管理问题。相较目前电磁兼容解决方案，该材料简化了封装结构与工艺流程，为解决高集成电子封装中电磁兼容和高效散热等问题提供新路线。
图 （A）微电容结构的绝缘电磁屏蔽机理模型；（B）绝缘电磁屏蔽聚合物复合材料的近场屏蔽和散热性能。
论文的第一作者是材料科学与工程学院博士生周新峰，通讯作者为材料科学与工程学院张好斌教授，材料科学与工程学院闵芃讲师、刘越博士、金蒙博士和于中振教授为本文的共同作者。
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张好斌教授简介：
2024年中国足协杯的微博材料科学与工程学院教授，博士生导师。主要从事二维纳米材料功能化、高分子电磁功能复合材料及电子封装复合材料研究。目前，已在Science，Adv Mater，Angew Chem Int Ed，Adv Funct Mater和ACS Nano等国际期刊发表SCI论文100余篇，发表论文总被SCI引用14000余次，授权中国发明专利10余项。获得国家优秀青年科学基金支持，入选科睿唯安2023年全球高被引科学家榜单和Elsevier中国高被引学者榜单（2023）。