高賢志， 張 劍， 崔鳳單， 彭 瑾， 高文博， 呂 毅， 張 昊， 趙英民

(1.海裝駐北京地區(qū)第三軍事代表室，北京，100071； 2.航天特種材料及工藝技術(shù)研究所，北京，100074)

天線罩既是飛行器主體結(jié)構(gòu)的重要組成部分，又是保護(hù)天線系統(tǒng)不受高速飛行造成的惡劣氣動(dòng)環(huán)境影響、正常工作的屏障，是一種集透波、防熱、承載等功能于一體的結(jié)構(gòu)功能部件[1-2]。面向未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)形態(tài)，高速飛行、精準(zhǔn)打擊、隱身突防已成為新一代飛航武器的基本需求。越來(lái)越快的巡航速度帶來(lái)了嚴(yán)酷的氣動(dòng)環(huán)境，導(dǎo)致天線罩的使用溫度高達(dá)600 ℃以上，陶瓷基透波材料的應(yīng)用需求日益增加。天線系統(tǒng)對(duì)全向透波、寬頻透波、頻選透波、隱身等性能要求的不斷提高對(duì)透波材料的電性能提出了苛刻的要求，簡(jiǎn)單的半波壁結(jié)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)多波段響應(yīng)也不能特定頻段隱身，需要借助于更加復(fù)雜的電結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能天線罩[3]。

頻率選擇表面(FSS)是金屬結(jié)構(gòu)單元組成的單屏或多屏周期性陣列結(jié)構(gòu)，由周期性排列的金屬貼片單元或在金屬屏上周期性孔隙構(gòu)成。在單元諧振頻率附近呈現(xiàn)全反射(貼片型)或全傳輸特性(孔隙型)，分別稱為帶阻或帶通型FSS。FSS能夠?qū)﹄姶挪ǖ耐◣нM(jìn)行調(diào)整，讓天線罩實(shí)現(xiàn)已方帶內(nèi)雷達(dá)波透過(guò)、帶外雷達(dá)波截止的功能，從而有效實(shí)現(xiàn)抗干擾與電磁隱身的功能[4-5]。FSS透波材料即一種含有FSS結(jié)構(gòu)的人工電磁材料，可以改善或改變天線的電磁性能，是透波材料長(zhǎng)期以來(lái)所追求的結(jié)構(gòu)-功能一體化的集中體現(xiàn)和成功實(shí)踐，也是近年來(lái)透波材料研究的新熱點(diǎn)，有望給透波材料領(lǐng)域帶來(lái)巨大的變革，在多功能透波、隱身透波構(gòu)件領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[6-9]。

陶瓷基FSS透波材料主要針對(duì)耐高溫(600 ℃以上)高性能天線罩的研制需求而提出。陶瓷透波材料體系可分為纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料與均質(zhì)陶瓷兩大類(lèi)。為了滿足不同的設(shè)計(jì)使用需求，目前國(guó)內(nèi)的陶瓷基FSS透波材料研究對(duì)上述兩大類(lèi)材料都有涉及。本文分析了當(dāng)前陶瓷基FSS透波材料工藝研究的需求，介紹了國(guó)內(nèi)陶瓷基FSS透波材料研究的現(xiàn)狀并對(duì)其應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

1 國(guó)外FSS天線罩研究現(xiàn)狀

80年代，由于飛行器隱身設(shè)計(jì)技術(shù)得到發(fā)展和應(yīng)用，F(xiàn)SS天線罩技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步。目前，航天、航空領(lǐng)域都在大力開(kāi)展各種天線罩用FSS材料研究。采用FSS材料研制的隱身天線罩在國(guó)外已投入了工程應(yīng)用，在國(guó)內(nèi)也得到了迅速地發(fā)展。[10]航空方面，美國(guó)輕型噴氣運(yùn)輸機(jī)C-140、新一代E2“鷹眼”預(yù)警機(jī)與四代戰(zhàn)斗機(jī)F-22均使用了FSS天線罩，英國(guó)BASE公司的機(jī)載雷達(dá)罩宣傳廣告上也大篇幅地介紹了其在FSS雷達(dá)罩方面的設(shè)計(jì)與制造能力；航海方面，瑞典的維斯比級(jí)護(hù)衛(wèi)艦上傳感器被FSS天線罩封閉包圍，美國(guó)LPD-17圣安東尼奧級(jí)船塢運(yùn)輸艦用FSS制成了全封閉式的隱身桅桿，俄羅斯現(xiàn)代級(jí)導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上使用了FSS干擾機(jī)天線罩。但是，縱觀國(guó)內(nèi)外，大量的FSS天線罩研究集中在航空或航海用的樹(shù)脂基天線罩上，針對(duì)高溫服役環(huán)境的陶瓷基FSS透波材料的宣傳報(bào)道僅有美國(guó)II-VI Optical Systems公司網(wǎng)站上一例(圖4)，工藝研究更是鮮見(jiàn)報(bào)道[11-13]。近年來(lái)國(guó)外公開(kāi)報(bào)道的涉及陶瓷基FSS研究的工作，僅涉及用于X波段應(yīng)用的全介質(zhì)帶阻FSS[14]與基于碳納米管墨水和噴墨打印技術(shù)的微波FSS吸收器的研究等[15、16],與陶瓷基FSS天線罩的實(shí)際工程應(yīng)用差距較大。

圖2 采用FSS隱身技術(shù)的美國(guó)F-22戰(zhàn)斗機(jī)與采用隱身桅桿的美國(guó)LPD-17船塢登陸艦

圖3 美國(guó)II-VI Optical Systems公司研制的陶瓷基FSS天線罩產(chǎn)品

2 陶瓷基FSS透波材料的工藝需求分析

首先，陶瓷基FSS透波材料主要針對(duì)耐高溫高性能天線罩的需求提出的，對(duì)于這樣的透波構(gòu)件而言，為了保護(hù)天線正常工作，通常在天線罩結(jié)構(gòu)中還有隔熱層的存在。因此，在開(kāi)展陶瓷基FSS透波材料的制備工藝研究時(shí)，需要考慮到FSS結(jié)構(gòu)處于不同空間位置時(shí)的多種結(jié)構(gòu)方案，如圖4 所示。假設(shè)這樣的陶瓷結(jié)構(gòu)件均可以通過(guò)單獨(dú)制備、層層疊套的工藝組成，則FSS結(jié)構(gòu)的制備工藝研究可以簡(jiǎn)化為在承載層表面制備和隔熱層表面制備兩類(lèi)。而隔熱層材料表面通常疏松多孔、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度差、易變形，通過(guò)針對(duì)性的設(shè)計(jì)調(diào)整，隔熱層表面的FSS結(jié)構(gòu)可以由一層隔熱層材料與一層含F(xiàn)SS結(jié)構(gòu)承載層薄層的組合結(jié)構(gòu)所代替，這樣陶瓷基FSS透波材料的制備工藝研究?jī)H需圍繞承載層材料開(kāi)展，即可滿足全部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求。

圖4 FSS結(jié)構(gòu)在不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中可能的位置及工藝簡(jiǎn)化

其次，F(xiàn)SS結(jié)構(gòu)單元圖案具體的形狀、數(shù)量、結(jié)構(gòu)尺寸、相對(duì)位置與使用需求和FSS設(shè)計(jì)方案相關(guān)，對(duì)于工藝研究而言，不斷提高陶瓷基FSS結(jié)構(gòu)的工藝可實(shí)現(xiàn)性，滿足日益復(fù)雜的電結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求是技術(shù)人員的不懈追求。圍繞承載層材料開(kāi)展工藝研究，在承載層內(nèi)外表面制備FSS結(jié)構(gòu)、在承載層內(nèi)部制備FSS結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)確地制備含多層FSS結(jié)構(gòu)的承載層以及制備含F(xiàn)SS結(jié)構(gòu)的承載層薄層是當(dāng)前的幾個(gè)重要攻關(guān)方向。

此外，要實(shí)現(xiàn)FSS 結(jié)構(gòu)的高溫使用，必須要保證功能微結(jié)構(gòu)單元在高溫氣流沖刷、大過(guò)載振動(dòng)等惡劣的使用環(huán)境下具有良好的導(dǎo)電性，且能夠保持自身結(jié)構(gòu)及相對(duì)空間位置的完好。而面向構(gòu)件應(yīng)用時(shí)，在上述制備工藝研究的全周期內(nèi)都需考慮到不可展開(kāi)曲面、狹窄深腔內(nèi)壁以及大尺寸多層結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工藝實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。

3 陶瓷基FSS透波材料的制備工藝

FSS實(shí)質(zhì)上是一個(gè)開(kāi)放空間的電磁濾波器，通常是由諧振單元按特定方式排列成的二維平面周期結(jié)構(gòu)。FSS 的濾波特性主要受結(jié)構(gòu)單元的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、單元間距、介質(zhì)層參數(shù)(介電常數(shù)、介質(zhì)層厚度)、層疊結(jié)構(gòu)以及入射電磁波的入射角和極化方式等因素影響。從工藝角度看，陶瓷基FSS透波材料由透波材料基材與金屬化的功能微結(jié)構(gòu)單元組成，其制備過(guò)程與陶瓷金屬化技術(shù)密切相關(guān)，類(lèi)似于三維空間曲面共型電路的制備，只是基材不再是傳統(tǒng)的微波介質(zhì)陶瓷，而是具有承載功能、能夠制備大尺寸異型構(gòu)件的陶瓷基透波材料。而且真實(shí)構(gòu)件中需要的FSS表面通常更多地表現(xiàn)為三維曲面和不可展開(kāi)面，因此，掌握大尺寸不可展開(kāi)面上制造質(zhì)量好、精度高的功能微結(jié)構(gòu)單元的能力，是陶瓷基FSS透波材料工藝研究的核心。

由于透波材料本身就是一個(gè)高度交叉的工程學(xué)科，陶瓷基FSS透波材料的研究屬于高精度微細(xì)結(jié)構(gòu)制造與陶瓷金屬化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，研究過(guò)程中專(zhuān)業(yè)交叉現(xiàn)象更為頻繁，涉及到物理、化學(xué)、材料科學(xué)、激光技術(shù)、表面科學(xué)、儀器設(shè)備等多學(xué)科交叉，是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。不同專(zhuān)業(yè)背景的研究機(jī)構(gòu)都在各自的專(zhuān)業(yè)特長(zhǎng)領(lǐng)域發(fā)展陶瓷基FSS透波材料，因此出現(xiàn)了多種多樣的陶瓷基FSS制備工藝與方法，其大體可以分為以下4類(lèi)。如表1所示。

表1 陶瓷基FSS制備工藝特點(diǎn)比較

第1類(lèi)是柔性膜轉(zhuǎn)移工藝, 該方法已是樹(shù)脂基FSS材料天線罩大規(guī)模使用的通用方法。首先，采用鍍膜刻蝕技術(shù)在覆銅樹(shù)脂膜上刻蝕出柔性FSS膜，再通過(guò)膠膜將其固定在預(yù)浸料間，最后升溫共固化實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂基FSS材料的制備[11-13]。對(duì)于陶瓷基FSS材料，柔性膜轉(zhuǎn)移方法也有所嘗試。其基本思路是先將功能微結(jié)構(gòu)通過(guò)各種手段制備到柔性樹(shù)脂膜上，再通過(guò)熔解等各種手段把陶瓷坯料中的樹(shù)脂膜去除掉，留下功能微結(jié)構(gòu)與陶瓷基復(fù)合材料[17-20]。柔性膜轉(zhuǎn)移法工藝可以實(shí)現(xiàn)在曲面上的應(yīng)用，但是曲面尺寸精度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性較差，綜合運(yùn)用陶瓷基復(fù)合材料的成型工藝技術(shù)，是解決膜的可靠去除和功能微結(jié)構(gòu)的完整保留兩大問(wèn)題的關(guān)鍵。

第2類(lèi)是激光相關(guān)加工工藝。該方法又可以細(xì)分為激光直接刻蝕與激光微熔覆直寫(xiě)2個(gè)方向，是目前研究最多的一類(lèi)陶瓷基FSS材料制備工藝，各大研究機(jī)構(gòu)都有涉及。激光直接刻蝕是先用涂覆、濺射等各種技術(shù)手段先在透波材料基材表面制備一層均勻的金屬薄膜或石墨烯薄膜，再采用激光刻蝕工藝直接去除不需要的金屬膜層，實(shí)現(xiàn)金屬層圖形化，獲得FSS表面或其他功能微結(jié)構(gòu)[21-23]。激光微熔覆直寫(xiě)技術(shù)，是通過(guò)激光選擇性微熔覆電子漿料，在樹(shù)脂、陶瓷等基材上快速制備各種金屬以及電阻、電容、電感等元器件，是典型的增材制造技術(shù)[24]。激光相關(guān)加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于高精度地制備構(gòu)件外表面的FSS結(jié)構(gòu)，其不足之處在于周期長(zhǎng)、成本高。

第3類(lèi)是印刷電子工藝。陶瓷基FSS材料的制備工藝研究大多基于本工藝開(kāi)展[25-31]。印刷電子就是使用絲印、噴印、移印等各種印刷工藝，運(yùn)用具有導(dǎo)電、介電或半導(dǎo)體性質(zhì)的墨料低成本地印制功能微結(jié)構(gòu)，再通過(guò)共燒結(jié)的方法將功能微結(jié)構(gòu)與陶瓷基材融為一體的技術(shù)。各種印刷手段對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)與場(chǎng)景不同，互為補(bǔ)充。該技術(shù)對(duì)簡(jiǎn)單曲面(圓柱曲面、錐體曲面)的適用性較好，但是對(duì)大型復(fù)雜曲面的直接印刷難度較大。較其他FSS結(jié)構(gòu)制備技術(shù)而言，該技術(shù)成本低、基材適應(yīng)性好，其研究的關(guān)鍵在于電子漿料的配方和陶瓷基復(fù)合材料的表面處理。

第4類(lèi)是直接加工工藝，包括配合基材金屬化技術(shù)的數(shù)字化機(jī)械加工、金屬絲及金屬箔的直接成型等。配合濺射鍍膜金屬化技術(shù)的數(shù)字化機(jī)械加工技術(shù)方面，有報(bào)道研究了五自由度刻銑機(jī)器人加工曲面FSS天線罩的方法，該方法雖可以加工復(fù)雜曲面FSS天線罩，但加工系統(tǒng)復(fù)雜，成本較高[32]。金屬絲及金屬箔直接成型方面，只能解決特定功能微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，其思路是直接將金屬絲或功能微結(jié)構(gòu)單元的金屬箔預(yù)埋到纖維增強(qiáng)織物中，再成型或熱壓、包埋到成型好的陶瓷基復(fù)合材料上，該技術(shù)的不足之處在于所面向的場(chǎng)景有限，制造精度低、可靠性差。

4 國(guó)內(nèi)陶瓷基FSS透波材料工藝研究現(xiàn)狀

由于FSS透波材料的研究涉及到物理、化學(xué)、材料科學(xué)、激光技術(shù)、表面科學(xué)、儀器設(shè)備等多學(xué)科的交叉，技術(shù)難度較大，國(guó)內(nèi)陶瓷基FSS透波材料的工藝與應(yīng)用研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于理論研究。在陶瓷基FSS天線罩工藝研究方面，國(guó)內(nèi)的主要研究單位有航天特種材料及工藝技術(shù)研究所、國(guó)防科技大學(xué)、航天江北機(jī)械工程有限公司、山東工陶院、深圳光啟研究院、空軍工程大學(xué)、電子科技大學(xué)等。

航天特種材料及工藝技術(shù)研究所圍繞成熟的熔融石英材料和石英纖維增強(qiáng)二氧化硅(SiO2f/SiO2)復(fù)合材料，在國(guó)內(nèi)較早地面向各種設(shè)計(jì)與應(yīng)用開(kāi)展了一系列基于不同工藝、面向不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的陶瓷基FSS透波材料工藝研究。

基于柔性膜轉(zhuǎn)移技術(shù)，航天特種材料及工藝技術(shù)研究所研究了幾種制備具有FSS結(jié)構(gòu)的纖維增強(qiáng)陶瓷基透波材料及耐高溫FSS天線罩的方法[17-20]。圖5是采用生瓷片絲印FSS圖案后，將其成型在石英薄層中得到的FSS夾層結(jié)構(gòu),通過(guò)CT圖像可知，燒結(jié)后的圖案完整未破裂，圖案線條連續(xù)且清晰可辨，復(fù)合材料材料層間結(jié)合較好。

圖5 膜轉(zhuǎn)移工藝典型曲面FSS樣件

基于激光相關(guān)加工工藝，航天特種材料及工藝技術(shù)研究所聯(lián)合大連理工大學(xué)研發(fā)了一種涂覆刻蝕工藝及其配套設(shè)備。該工藝可以實(shí)現(xiàn)大尺寸構(gòu)件內(nèi)外表面功能微結(jié)構(gòu)的高精度加工。圖6為該工藝制備的外表面及狹窄深腔構(gòu)件內(nèi)表面帶有功能微結(jié)構(gòu)的典型陶瓷基FSS透波材料樣件。

圖6 刻蝕工藝制備的外表面及內(nèi)表面帶有功能微結(jié)構(gòu)的典型陶瓷基FSS樣件

在陶瓷基FSS透波材料工藝研究方向上，航天特種材料及工藝技術(shù)研究所開(kāi)展工作最多的是印刷電子技術(shù)研究，目前已經(jīng)能夠在熔融石英材料以及SiO2f/SiO2復(fù)合材料表面制備各種高精度耐高溫功能微結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖7、圖8)，可用于研制各類(lèi)耐高溫FSS天線罩以及耐高溫共型天線。使用該技術(shù)在陶瓷透波材料表面制備的功能微結(jié)構(gòu)圖案的精度能夠達(dá)到50 μm，厚度為10～20 μm，方阻為10～30 mΩ/sq。同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果表明絲印技術(shù)制備的FSS結(jié)構(gòu)導(dǎo)電性良好，能夠表現(xiàn)出預(yù)期的頻率調(diào)諧特性且可直接面對(duì)800 ℃以上的高溫氣流沖刷。

圖7 熔融石英基材(上)及SiO2f/SiO2基材(下)表面FSS結(jié)構(gòu)的顯微圖像

圖8 絲網(wǎng)印刷平面及曲面FSS樣件

國(guó)防科技大學(xué)及航天江北機(jī)械工程有限公司的陶瓷基FSS研究主要圍繞纖維增強(qiáng)陶瓷基透波材料開(kāi)展。

國(guó)防科技大學(xué)提出了一種基于纖維增強(qiáng)陶瓷基透波復(fù)合材料的耐高溫FSS結(jié)構(gòu)制備方法[21]，據(jù)報(bào)道，這種結(jié)構(gòu)可以耐受700 ℃以上的高溫。該結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外包括復(fù)合材料基體、修飾粘接層和FSS結(jié)構(gòu)層三部分。修飾粘接層是低介電常數(shù)材料，采用等離子噴涂工藝制備。FSS圖案層可以是貴金屬物理鍍層也可以是貴金屬漿料涂層，采用激光加工工藝制備，尺寸精度優(yōu)于20 μm。近期，國(guó)防科技大學(xué)還提出了一種耐溫1 300 ℃頻率選擇透波/隔熱/隱身結(jié)構(gòu)及其制備方法，所述頻率選擇透波/隔熱/隱身結(jié)構(gòu)由內(nèi)至外依次為隔熱層、透波層、頻率選擇層、陶瓷防護(hù)層。FSS結(jié)構(gòu)的制備工藝主要為鉑漿的絲網(wǎng)印刷工藝，當(dāng)圖案線寬小于0.2 mm時(shí)，輔以激光刻蝕技術(shù)提高圖案精度[22]。

圖9 國(guó)防科大制備的FSS結(jié)構(gòu)層

湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司提出了一種基于石墨烯FSS的SiO2f/SiO2復(fù)合材料頻選隱身天線窗口的制備方法。其在SiO2f/SiO2復(fù)合材料天線窗口的透波內(nèi)表面通過(guò)化學(xué)氣相沉積處理得到石墨烯膜層，再將石墨烯膜層通過(guò)激光刻蝕，工藝本質(zhì)上與金屬涂層的激光刻蝕沒(méi)有區(qū)別[23]。

山東工陶院、深圳光啟研究院、空軍工程大學(xué)、電子科技大學(xué)的陶瓷基FSS研究主要圍繞均質(zhì)透波材料開(kāi)展，除熔融石英陶瓷和氮化硅基材外，其他微波介質(zhì)陶瓷基材的研究與陶瓷基FSS天線罩的實(shí)際工程應(yīng)用差距較大。

山東工陶院以多孔氮化物陶瓷材料為多層FSS結(jié)構(gòu)透波材料的基體，以耐高溫的金屬鉑為導(dǎo)電圖案材料，采用絲網(wǎng)印刷工藝用鉑漿在陶瓷基體表面直接制備了耐高溫的諧振結(jié)構(gòu)，隨后將這種具有FSS結(jié)構(gòu)的單層材料通過(guò)無(wú)機(jī)膠黏劑復(fù)合為具有多層FSS結(jié)構(gòu)的耐高溫寬頻透波材料，并對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)和透波性能進(jìn)行了測(cè)試分析。結(jié)果表明這種多層復(fù)合樣件的FSS結(jié)構(gòu)在9.5～18 GHz具有95%以上的透波率，與理論設(shè)計(jì)的透波性能吻合較好[25]。此外，工陶院還使用耐高溫導(dǎo)電陶瓷(TiB2或TiN)代替鉑在多孔氮化物陶瓷表面制備了耐高溫FSS結(jié)構(gòu)，其采用的工藝為磁控濺射鍍膜加激光刻蝕工藝[26]。

深圳光啟研究院針對(duì)陶瓷天線罩使用需求，結(jié)合熔融石英材料，開(kāi)發(fā)了多種低溫共燒陶瓷 (LTCC) 技術(shù)與通過(guò)生帶連接陶瓷技術(shù)相結(jié)合的新方法，以制造夾有耐高溫FSS層的透波結(jié)構(gòu)。采用該方法制備的透波結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)SS層被嵌在熔融石英陶瓷表面層下加以保護(hù)，而且由于燒結(jié)收縮受限，F(xiàn)SS結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)尺寸在燒結(jié)前后沒(méi)有發(fā)生顯著變化，實(shí)測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果一致性較好[27-29]。此外，深圳光啟研究院還嘗試將天線系統(tǒng)與FSS天線罩共同設(shè)計(jì)，在寬屏透波的同時(shí)，提高天線的輻射能力。方案中陶瓷基透波材料包括2層第1陶瓷基板、網(wǎng)格狀多個(gè)金屬微結(jié)構(gòu)以及覆蓋于第1陶瓷基板外部，且不同于第一陶瓷基板的第2陶瓷基基板，兩層基板通過(guò)填充液態(tài)基板原料或者組裝互相連接在一起，微結(jié)構(gòu)通過(guò)蝕刻或電鍍工藝得到[33]。

圖10 山東工陶院制備的多層FSS復(fù)合材料

圖11 深圳光啟研究院的陶瓷基FSS結(jié)構(gòu)樣件示意圖

電子科技大學(xué)主要對(duì)X波段陶瓷FSS設(shè)計(jì)和優(yōu)化進(jìn)行了研究，并探索了基于摻雜Li2O-K2O-Al2O3體系石英陶瓷的高溫共燒陶瓷(HTCC)制備工藝，解決了疊層樣品分層、起泡、開(kāi)裂等難題，制備出了可測(cè)試的單層及多層陶瓷基FSS透波材料平板[30-31]。

空軍工程大學(xué)提出了一種基于高介低損全介質(zhì)超材料的雙通帶頻率選擇表面，包括雙層微波陶瓷結(jié)構(gòu)以及雙層微波陶瓷結(jié)構(gòu)之間夾隔的空氣層，微波陶瓷結(jié)構(gòu)由刻蝕十字花型孔徑結(jié)構(gòu)的微波陶瓷基板與圓柱形介質(zhì)諧振器構(gòu)成，圓柱形介質(zhì)諧振器安裝在十字花型孔徑結(jié)構(gòu)中央，微波陶瓷基板采用高介低損微波陶瓷材料，通過(guò)調(diào)節(jié)單元結(jié)構(gòu)中央的介質(zhì)諧振器半徑可拓展和優(yōu)化FSS的帶通特性。該材料具有低損耗、高功率容量和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)在Ku波段的雙頻段的選通特性，且具有極化不敏感和良好的角度穩(wěn)定性[34]。

5 展望

電子印刷技術(shù)部分甚至全部取代傳統(tǒng)光刻與刻蝕工藝制造輕薄的電子元器件已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。拋開(kāi)具體的FSS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案來(lái)看，耐高溫FSS透波材料可以抽象為一類(lèi)表面或內(nèi)部具有特定耐高溫導(dǎo)電圖案的耐高溫介電材料?；陔娮佑∷⒓夹g(shù)的耐高溫FSS透波材料工藝技術(shù)可用于在陶瓷透波材料內(nèi)部或表面制備特定的耐高溫導(dǎo)電圖案，而這樣的金屬化的陶瓷材料也將成為包括陶瓷基FSS天線罩、耐高溫共形天線在內(nèi)的耐高溫天線系統(tǒng)的材料基礎(chǔ)，一旦技術(shù)獲得突破將快速帶動(dòng)上下游相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。

國(guó)內(nèi)面向應(yīng)用的耐高溫FSS透波材料工藝技術(shù)研究剛剛起步，尚處于探索階段，盡管應(yīng)用前景廣闊，但由于其工程化應(yīng)用需要涉及多個(gè)學(xué)科的交叉，而且國(guó)內(nèi)研究單位的專(zhuān)業(yè)融合度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，大尺寸異型構(gòu)件的制備工藝并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性突破，質(zhì)量表征評(píng)價(jià)技術(shù)也顯不足，真正實(shí)現(xiàn)該材料的工程化應(yīng)用仍需解決很多關(guān)鍵技術(shù)。