推荐阅读：核壳结构复合吸波材料研究进展

2019-07-23 08:13供稿黄玉炜HUANGYuwei

金属世界 2019年4期

供稿|黄玉炜 / HUANG Yu-wei

内容导读

根据未来人类生存的复杂环境和隐身技术“薄、轻、宽、强、热”的发展需求，未来的吸波材料应具有更强的吸收率，兼顾更宽的电磁波频带，且质量要求越来越轻。近年来，核壳型吸波材料因具有优良的吸波性能，成为吸波材料研究的重点方向之一。核壳型吸波材料是以一个球形颗粒为核，在外表面包覆一层或多层异质材料而形成的复合多相结构，其具有特殊的电磁结构，且能够兼具内核材料及外层异质材料的物化特性，不仅能够使多种材料电磁性能匹配互补，还能够改善提升材料的耐高温、耐腐蚀及抗氧化的综合特性，从而获得良好的吸波特性及环境适应性。

装备再制造技术国防科技重点实验室魏世丞研究员团队近日在国际知名学术期刊《工程科学学报上》发表了题为“核壳结构复合吸波材料研究进展”的论文，综述了近年来不同类型的核壳结构吸波材料的研究进展。文章在介绍电磁波材料吸波工作原理的基础上，讨论了核壳结构材料在吸波领域的优势。重点介绍了近年来不同类型核壳结构复合吸波材料的研究进展，主要包括铁氧体型、磁性金属微粉及其氧化物型、陶瓷型、导电聚合物型、碳系材料型等核壳结构复合吸波材料。同时对不同类型的核壳结构吸波材料的制备方法、组织结构和微波吸收性能进行了详细的归纳评述。最后对核壳结构复合吸波材料的发展趋势进行了展望，主要包括多层核壳结构、yolk-shell结构以及与其他材料结构相复合的特殊结构，为进一步研究核壳结构复合吸波材料提供参考。

随着反隐身技术迅速发展，火力毁伤武器的迭代更新、现代化武器装备的战场生存能力也经受着严峻的考验。在超视距的现代战争中，雷达探测技术是目前运用最为广泛的方法，因此降低雷达反射回波的信号，成为武器装备提高隐身能力的最重要的途径。通常，隐身技术分为结构隐身和材料隐身，合理的外形结构设计可以降低武器装备的雷达截面积(RCS)值，但是由于外形结构成本较高且容易降低装备的综合性能，因此在应用上存在很多局限，而材料隐身技术相对简单，设计难度较低，所以隐身材料的研发和应用在隐身技术领域倍受人们青睐。

吸波材料能够吸收并衰减电磁波，并将电磁波干涉相消或转化为热能耗散掉。一般地，吸波材料按照其损耗机制可分为电阻型损耗、介电型损耗和磁损耗型材料。目前，研究较为成熟的吸波材料有铁氧体、金属微粉、钛酸钡、碳化硅、石墨和导电纤维等。这些传统吸波材料虽具有成本低、灵活性好和易加工等优点，但是因其组分单一，往往存在阻抗匹配性能差、吸收频带窄、强度有限、不耐高温、涂层厚度厚等缺陷，越来越难以满足现代吸波材料所强调的“薄、轻、宽、强、热”的需求。

针对单组分传统吸波材料的不足，将不同损耗类型的材料进行复合是改善吸波性能的可行思路。另外，材料的吸波性能不仅与它的组分相关，材料结构也是影响吸波性能的重要因素。例如，介孔材料因其高的比表面积在电磁场激化作用下易产生极化弛豫，其性能相比于传统结构的吸波材料有所提升。高温退火后的Fe微米片，其片状结构可以增强微观磁性从而获得较强的反射损耗。

核壳型吸波剂是以一个球形颗粒为核，在外表面包覆一层或多层异质材料而形成的复合多相结构，其具有特殊的电磁结构，且能够兼具内核材料及外层异质材料的物化特性，不仅能够使多种材料电磁性能匹配互补，还能够改善提升材料的耐高温、耐腐蚀及抗氧化的综合特性，从而获得良好的吸波特性及环境适应性，因此在吸波领域具有广阔的应用前景。(文献来源：黄威，魏世丞，梁义，王博，黄玉炜，王玉江，徐滨士. 核壳结构复合吸波材料研究进展. 工程科学学报，2019，41(5)：547)

“装备再制造”学术团队介绍

徐滨士院士现任装备再制造技术国防重点实验室名誉主任。长期从事维修工程、表面工程和再制造工程研究，是我国表面工程学科和再制造工程学科和再制造工程学科的倡导者和开拓者之一。

魏世丞研究员现为陆军装甲兵学院装备保障与再制造系主任、科技部中青年科技创新领军人才、国家“万人计划”科技创新领军人才，主要从事装备再制造领域的教学科研工作。

目前课题组主要研究方向为：

(1) 装备腐蚀与防护：围绕装备防腐、防污、耐磨、抗热腐蚀与冲蚀需求，自主研制5类8种材料，在涂层表界面行为和防护机理方面进行了系统深入研究。研究成果应用于两栖装备、高速铁路、工程机械等钢结构长效治理与装备再制造。

(2) 装备表面吸波功能涂层研究：针对现有吸波涂层易老化、脱落、擦伤、划伤、吸波性能下降的问题，设计并制备以铁氧体与石墨烯复合材料为主的纳米吸波涂层，研究材料小尺寸效应、隧道效应与电磁参数的衰减关系，探究吸波涂层协同防护机制。

(3) 基于材料基因理念的材料高通量设计与制备：基于材料基因理念，围绕材料成分—制备工艺—微观组织—性能评价的全流程设计路径，采用第一性原理和分子动力学计算方法，通过高通量计算、制备和表征，揭示复杂材料组分-结构-性能的本构特征。