随着电子设备向微型化、高集成化、高功率化和高频化方向发展，热量积聚与电磁波干扰问题日益严重。同时，由于封装空间极其受限，系统内部往往难以预留足够的空间用于独立安装散热或电磁波防护组件，这不仅限制了信号传输的稳定性，更严重威胁电子设备的服役寿命。传统的方法通常是同时引入两种填料来实现双重功能，但不同功能填料间可能存在阻抗失配或热传递受阻等协同性问题而存在显著局限性。因此，开发兼具高效热管理、吸波/电磁屏蔽性能的封装防护材料具有极其重要的意义。

中国科学院兰州化学物理研究所兰州润滑材料与技术创新中心纳米润滑课题组于元烈研究员团队，围绕六方氮化硼（h-BN）基功能材料的设计制备及其导热、吸波/电磁屏蔽性能调控开展了系列研究。h-BN与石墨具有相似的结构，具有导热性能好、电绝缘性能优异、化学性能稳定、高温抗氧化性能强、介电常数低等特性，是理想导热防护材料之一。然而，h-BN材料固有的低介电常数及宽禁带特性使其表现为显著的透波性，难以直接应用于电磁波吸收或电磁屏蔽领域。因此，必须通过改性来调控h-BN材料的吸波/电磁屏蔽性能。研究人员通过合理调控材料的微观形貌、界面结构及复合组分，将绝缘、低介电常数的h-BN与导电组分或磁性组分耦合以增强其吸波/电磁屏蔽性能；同时，还能利用其卓越的热传输特性，将吸收的电磁波转换的热量及电子器件运行过程中产生的热量迅速传导出去，从而实现高效电磁波防护与热管理的双重功能，为紧凑封装环境下的多功能防护材料的开发提供技术支撑。

研究人员通过原位生长策略，以金属有机框架（ZIF-67）衍生出的金属钴纳米颗粒（Co）为催化剂，在六方氮化硼微米片（BNFs）表面诱导生长碳纳米管(CNTs)，成功构建了具有“管-片”桥接结构的异质复合材料（Co@CNT/BNFs）。CNTs的引入有效调节了体系的阻抗匹配性能，通过合理调节复合材料的含量实现了入射电磁波的高效衰减。此外，得益于CNTs与BNFs之间形成的桥接结构，该复合材料能够降低接触界面热阻，进而显著增强聚合物基体的导热性能。相关研究结果发表在Carbon (2024,227,119242)上 。

图1.(a) Co@CNT/BNF复合材料制备示意图;(b) 吸波性能和(c) 导热性能。

研究人员还通过高温自催化生长工艺，在碳纤维(CFs)表面构建了仿球菊状氮化硼微米球（PC-BNSs），制备出一种具有多尺度分级结构的复合材料。该结构集成了PC-BNSs、CFs与磁性Co纳米颗粒（PC-BNS/CF@Co），利用多尺度协同效应、多重散射及磁-电耦合机制，大幅提升了复合材料对电磁波的衰减能力。实验证实，该PC-BNS/CF@Co复合材料在极低填充下即可实现强吸波与宽频吸收。此外，复合薄膜还兼具优异的以吸收为主导的电磁屏蔽性能（55 dB）和显著的光热转换能力，在智能电磁防护领域展现出广阔的应用前景。相关研究结果发表在Chemical Engineering Journal (2025,510,161436)上。

图2. PC-BNS/CF@Co多功能复合材料制备与性能评价。

近期，针对传统h-BN改性方法工艺复杂和环境负荷大的问题，研究团队提出了一种简易且可扩展的机械力诱导活化改性策略，调控h-BN的导热和吸波性能。该研究利用液态金属（LM）的流动性及其高导电特性，通过机械过程让LM与BNFs充分接触并发生反应，从而活化BNFs表面，引入丰富的界面极化中心和缺陷位点（BNF@LM）。优化后的BNF@LM复合材料在维持高效吸波性能的同时，能够与芳纶纳米纤维复合制成柔性复合薄膜，展现出优异的热管理及良好的阻燃性能，确保了材料在极端环境下运行的可靠性。相关研究结果发表在Journal of Advanced Ceramics (2025,14,9221208) 上。

图3. BNF@LM复合材料制备与性能评价。

以上研究工作得到了国家自然科学基金、航空科学基金等项目的支持。