供稿|黃玉煒 / HUANG Yu-wei

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根據(jù)未來人類生存的復(fù)雜環(huán)境和隱身技術(shù)“薄、輕、寬、強(qiáng)、熱”的發(fā)展需求，未來的吸波材料應(yīng)具有更強(qiáng)的吸收率，兼顧更寬的電磁波頻帶，且質(zhì)量要求越來越輕。近年來，核殼型吸波材料因具有優(yōu)良的吸波性能，成為吸波材料研究的重點(diǎn)方向之一。核殼型吸波材料是以一個(gè)球形顆粒為核，在外表面包覆一層或多層異質(zhì)材料而形成的復(fù)合多相結(jié)構(gòu)，其具有特殊的電磁結(jié)構(gòu)，且能夠兼具內(nèi)核材料及外層異質(zhì)材料的物化特性，不僅能夠使多種材料電磁性能匹配互補(bǔ)，還能夠改善提升材料的耐高溫、耐腐蝕及抗氧化的綜合特性，從而獲得良好的吸波特性及環(huán)境適應(yīng)性。

裝備再制造技術(shù)國防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室魏世丞研究員團(tuán)隊(duì)近日在國際知名學(xué)術(shù)期刊《工程科學(xué)學(xué)報(bào)上》發(fā)表了題為“核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合吸波材料研究進(jìn)展”的論文，綜述了近年來不同類型的核殼結(jié)構(gòu)吸波材料的研究進(jìn)展。文章在介紹電磁波材料吸波工作原理的基礎(chǔ)上，討論了核殼結(jié)構(gòu)材料在吸波領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。重點(diǎn)介紹了近年來不同類型核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合吸波材料的研究進(jìn)展，主要包括鐵氧體型、磁性金屬微粉及其氧化物型、陶瓷型、導(dǎo)電聚合物型、碳系材料型等核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合吸波材料。同時(shí)對(duì)不同類型的核殼結(jié)構(gòu)吸波材料的制備方法、組織結(jié)構(gòu)和微波吸收性能進(jìn)行了詳細(xì)的歸納評(píng)述。最后對(duì)核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合吸波材料的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，主要包括多層核殼結(jié)構(gòu)、yolk-shell結(jié)構(gòu)以及與其他材料結(jié)構(gòu)相復(fù)合的特殊結(jié)構(gòu)，為進(jìn)一步研究核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合吸波材料提供參考。

隨著反隱身技術(shù)迅速發(fā)展，火力毀傷武器的迭代更新、現(xiàn)代化武器裝備的戰(zhàn)場(chǎng)生存能力也經(jīng)受著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。在超視距的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，雷達(dá)探測(cè)技術(shù)是目前運(yùn)用最為廣泛的方法，因此降低雷達(dá)反射回波的信號(hào)，成為武器裝備提高隱身能力的最重要的途徑。通常，隱身技術(shù)分為結(jié)構(gòu)隱身和材料隱身，合理的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以降低武器裝備的雷達(dá)截面積(RCS)值，但是由于外形結(jié)構(gòu)成本較高且容易降低裝備的綜合性能，因此在應(yīng)用上存在很多局限，而材料隱身技術(shù)相對(duì)簡單，設(shè)計(jì)難度較低，所以隱身材料的研發(fā)和應(yīng)用在隱身技術(shù)領(lǐng)域倍受人們青睞。

吸波材料能夠吸收并衰減電磁波，并將電磁波干涉相消或轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉。一般地，吸波材料按照其損耗機(jī)制可分為電阻型損耗、介電型損耗和磁損耗型材料。目前，研究較為成熟的吸波材料有鐵氧體、金屬微粉、鈦酸鋇、碳化硅、石墨和導(dǎo)電纖維等。這些傳統(tǒng)吸波材料雖具有成本低、靈活性好和易加工等優(yōu)點(diǎn)，但是因其組分單一，往往存在阻抗匹配性能差、吸收頻帶窄、強(qiáng)度有限、不耐高溫、涂層厚度厚等缺陷，越來越難以滿足現(xiàn)代吸波材料所強(qiáng)調(diào)的“薄、輕、寬、強(qiáng)、熱”的需求。

針對(duì)單組分傳統(tǒng)吸波材料的不足，將不同損耗類型的材料進(jìn)行復(fù)合是改善吸波性能的可行思路。另外，材料的吸波性能不僅與它的組分相關(guān)，材料結(jié)構(gòu)也是影響吸波性能的重要因素。例如，介孔材料因其高的比表面積在電磁場(chǎng)激化作用下易產(chǎn)生極化弛豫，其性能相比于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的吸波材料有所提升。高溫退火后的Fe微米片，其片狀結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)微觀磁性從而獲得較強(qiáng)的反射損耗。

核殼型吸波劑是以一個(gè)球形顆粒為核，在外表面包覆一層或多層異質(zhì)材料而形成的復(fù)合多相結(jié)構(gòu)，其具有特殊的電磁結(jié)構(gòu)，且能夠兼具內(nèi)核材料及外層異質(zhì)材料的物化特性，不僅能夠使多種材料電磁性能匹配互補(bǔ)，還能夠改善提升材料的耐高溫、耐腐蝕及抗氧化的綜合特性，從而獲得良好的吸波特性及環(huán)境適應(yīng)性，因此在吸波領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。(文獻(xiàn)來源：黃威，魏世丞，梁義，王博，黃玉煒，王玉江，徐濱士. 核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合吸波材料研究進(jìn)展. 工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2019，41(5)：547)

“裝備再制造”學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)介紹

徐濱士院士現(xiàn)任裝備再制造技術(shù)國防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室名譽(yù)主任。長期從事維修工程、表面工程和再制造工程研究，是我國表面工程學(xué)科和再制造工程學(xué)科和再制造工程學(xué)科的倡導(dǎo)者和開拓者之一。

魏世丞研究員現(xiàn)為陸軍裝甲兵學(xué)院裝備保障與再制造系主任、科技部中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、國家“萬人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，主要從事裝備再制造領(lǐng)域的教學(xué)科研工作。

目前課題組主要研究方向?yàn)椋?/p>

(1) 裝備腐蝕與防護(hù)：圍繞裝備防腐、防污、耐磨、抗熱腐蝕與沖蝕需求，自主研制5類8種材料，在涂層表界面行為和防護(hù)機(jī)理方面進(jìn)行了系統(tǒng)深入研究。研究成果應(yīng)用于兩棲裝備、高速鐵路、工程機(jī)械等鋼結(jié)構(gòu)長效治理與裝備再制造。

(2) 裝備表面吸波功能涂層研究：針對(duì)現(xiàn)有吸波涂層易老化、脫落、擦傷、劃傷、吸波性能下降的問題，設(shè)計(jì)并制備以鐵氧體與石墨烯復(fù)合材料為主的納米吸波涂層，研究材料小尺寸效應(yīng)、隧道效應(yīng)與電磁參數(shù)的衰減關(guān)系，探究吸波涂層協(xié)同防護(hù)機(jī)制。

(3) 基于材料基因理念的材料高通量設(shè)計(jì)與制備：基于材料基因理念，圍繞材料成分—制備工藝—微觀組織—性能評(píng)價(jià)的全流程設(shè)計(jì)路徑，采用第一性原理和分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算方法，通過高通量計(jì)算、制備和表征，揭示復(fù)雜材料組分-結(jié)構(gòu)-性能的本構(gòu)特征。

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黃威，魏世丞，梁義，王博，黃玉煒，王玉江，徐濱士. 核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合吸波材料研究進(jìn)展. 工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2019，41(5)：547

https：//doi.org/10.13374/j.issn2095-9389.2019.05.001