Synergistic thermal conduction and electromagnetic shielding in nickel foam-based composite via boron nitride and high- entropy oxide@Ag
本研究提出了一种基于镍泡沫的多功能复合材料，该材料利用氮化硼纳米片与高熵氧化物@银核壳填料在水性聚氨酯基体中的协同结合，旨在同时实现显著增强的热导率以及以波吸收为主的卓越电磁干扰屏蔽性能。
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想象一下你最喜欢的智能手机或游戏机是一座繁忙的城市。在城市内部，数以百万计的微型电子工人正来来回回地奔波，处理着数据并维持着灯火通明。但就像任何繁忙的城市一样，这座城市有两个主要问题。首先，所有的这些辛勤工作都会产生大量的热量。如果城市变得太热，建筑（芯片）可能会熔化或停转，导致“热失控”，从而使一切都无法正常工作。其次，这些工人不断地通过无形的无线电波互相大声呼喊。如果他们的喊叫声太大或者没有方向，信号就会混杂在一起，导致数据损坏以及对附近其他设备的干扰。这被称为电磁干扰，或简称 EMI。
为了解决这些问题，科学家们正在寻找能够充当超级高效城市规划师的材料。他们需要一种既能吸收多余热量以保持城市凉爽，又能充当隔音墙以阻止无线电噪声外泄或进入的材料。传统上，某些材料擅长一项工作，但在另一项工作上表现很差。一些金属擅长阻挡噪声，但散热能力极差；而一些陶瓷虽然导热性好，却会让噪声轻易穿透。现代科学的目标是寻找一种“多任务型”材料，能够同时完美地完成这两项工作，确保我们未来的电子设备保持凉爽、安静且可靠。
这篇研究论文讲述了一支科学家团队如何打造出这样一种多任务型“超级英雄材料”的故事。他们从一种简单的、具有海绵感的金属——镍泡沫开始，这种材料看起来就像是由金属丝构成的微观蜂窝结构。你可以把这种泡沫想象成建筑的骨架。就其本身而言，这个骨架在阻挡某些无线电噪声方面表现不错，但它在传导热量方面并不出色，而且它主要是将噪声反射出去，这可能会给邻居带来麻烦。
为了升级这个骨架，科学家们用一种由水性聚氨酯（一种类型的塑料）制成的特殊“混凝土”填充了它的微小孔隙。但他们并没有只使用普通的混凝土，而是在其中加入了两种秘密成分。第一种是氮化硼（BN）纳米片。想象一下，它们是极其擅长导热的微观、扁平且光滑的瓷砖。当它们散布在塑料内部时，会为热量的传递创造一条高速公路，从而防止材料过热。第二种成分是一种复杂的、高科技的填充物：一个由“高熵氧化物”（一种由五种不同金属组成的复杂晶体结构）构成的核心，外面包裹着一层闪亮的银壳。
高熵氧化物核心就像是无线电波的“海绵”。它不像镜子那样仅仅将电波反射回表面，而是让电波进入并将其捕获，将这些能量转化为少量的热量并吸收掉。银壳则增加了一层超导性，有助于阻挡并反射任何试图溜进来的电波。通过结合镍泡沫骨架、导热氮化硼瓷砖和吸波银涂层核心，该团队创造出了一种兼具热管理和噪声阻隔大师能力的复合材料。
结果令人印象深刻。团队测量了新材料的导热能力，发现其达到了 0.91 W/m·K。虽然这个数字在物理学家看来可能很小，但它几乎是最初使用的纯塑料的三倍，证明了这些导热“瓷砖”确实发挥了预期的作用。在阻挡电磁噪声方面，该材料的表现甚至更出色。它实现了 67.2 dB 的电磁屏蔽效能。换句话说，这是一个非常高的保护水平，意味着它几乎阻挡了所有的干扰。
这项发现之所以特别聪明之处在于它阻挡噪声的“方式”。科学家发现，银涂层核心改变了游戏规则。该材料并非只是将电波反射出去（这可能会引起回声问题），而是允许更多的电波进入并将其吸收。高熵氧化物帮助电波与材料进行“匹配”，从而使其能够进入内部，而银则有助于耗散这些能量。计算机模拟证实了这些发现，显示出电波在穿过材料时确实失去了强度。
简而言之，这篇论文表明，通过精心分层不同的材料——金属泡沫骨架、导热片以及吸波银涂层颗粒——科学家可以创造出一种同时解决两个关键问题的材料。它既能让电子设备保持凉爽，又能防止它们相互干扰，为构建下一代高性能电子产品提供了一条充满前景的新路径。
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