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  隨著電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，航空/航天、交通運(yùn)輸、5G通訊服務(wù)等領(lǐng)域的天線系統(tǒng)技術(shù)密集度和精確度越來(lái)越高，迫切需要制備低介電常數(shù)（ε）和介電損耗角正切值（tanδ）、耐高溫且優(yōu)異力學(xué)性能的樹(shù)脂基透波復(fù)合材料，以確保電磁波的高保真?zhèn)鬏斠约氨Ｗo(hù)天線系統(tǒng)不受外界環(huán)境的干擾或損傷。

  西北工業(yè)大學(xué)顧軍渭教授“結(jié)構(gòu)/功能高分子復(fù)合材料（SFPC）”課題組長(zhǎng)期從事樹(shù)脂基透波復(fù)合材料的設(shè)計(jì)構(gòu)筑、可控制備及內(nèi)稟機(jī)理研究。基于纖維的表面功能化改性、纖維/樹(shù)脂基體界面相容劑設(shè)計(jì)、低介電常數(shù)樹(shù)脂基體合成以及層壓透波復(fù)合材料性能調(diào)控及內(nèi)稟機(jī)理研究，制備出多種綜合性能優(yōu)異的樹(shù)脂基透波復(fù)合材料及制品。截止目前，本研究方向已主持完成基礎(chǔ)JQ計(jì)劃技術(shù)領(lǐng)域基金項(xiàng)目、GF技術(shù)基礎(chǔ)項(xiàng)目、航天科學(xué)技術(shù)基金和航空科學(xué)基金等省部級(jí)及以上項(xiàng)目9項(xiàng)。在J Mater Sci Technol, J Mater Chem C和Compos Sci Technol等期刊發(fā)表第一/通訊作者SCI論文21篇，SCI引用600余次（3篇論文入選ESI熱點(diǎn)論文、5篇論文入選ESI高被引論文）；授權(quán)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利7件。

1、纖維的表面功能化改性研究

  SFPC課題組采用無(wú)規(guī)共聚物膜（圖1，Chinese J Aeronaut, 2020, 10.1016/j.cja.2020.03.007）、溶菌酶/環(huán)氧基POSS（J Mater Chem C, 2018, 6: 7652），以及多巴胺/KH-560（Compos Commun, 2018, 8: 36）等方法對(duì)PBO纖維進(jìn)行表面功能化改性，有效提升了PBO纖維和雙酚A型氰酸酯樹(shù)脂（BADCy）基體的界面相容性，進(jìn)而高效提升PBO纖維/BADCy層壓透波復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度（ILSS）。同時(shí)上述三種方法避免了常規(guī)表面功能化改性方法對(duì)PBO纖維本體結(jié)構(gòu)/性能損傷的問(wèn)題。此外，采用多巴胺/環(huán)氧基POSS對(duì)Kevlar纖維布進(jìn)行表面功能化接枝改性（f-Kevlar）；與未改性Kevlar纖維布/BADCy層壓透波復(fù)合材料相比，f-Kevlar纖維布/BADCy層壓透波復(fù)合材料具有更優(yōu)的透波性能、力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性（Compos Sci Technol, 2019, 169: 120）。

圖1 PBO纖維的表面功能化改性及其與BADCy樹(shù)脂基體的界面相容性

2、纖維/樹(shù)脂基體界面相容劑設(shè)計(jì)研究

  SFPC課題組以4，6-二氨基間苯二酚二鹽酸鹽（DAR）、叔丁基二甲基氯硅烷（TBS）、對(duì)苯二甲酰氯（TPC）、縮水甘油（Glycidol）為原料合成環(huán)氧端基PBO前驅(qū)體（Epoxy-prePBO），并將其作為PBO纖維和BADCy樹(shù)脂基體的新型界面相容劑（Compos Sci Technol, 2017, 144: 185），有效解決了現(xiàn)有PBO纖維表面功能化改性方法或損害PBO纖維或PBO纖維/BADCy層壓透波復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度低以及無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)�；苽涞募夹g(shù)問(wèn)題；并以2, 2-雙（3-氨基-4-羥基苯基）六氟丙烷（6FAP）和TPC為原料，基于縮合反應(yīng)和端基修飾合成的含氟環(huán)氧端基PBO前驅(qū)體（圖2，Compos Part B-Eng, 2019, 178: 107466）為界面相容劑同步提升了PBO纖維/BADCy層壓透波復(fù)合材料的ILSS和透波性能。

圖2 含氟環(huán)氧端基PBO前驅(qū)體的合成及其PBO纖維/BADCy樹(shù)脂基體的界面性能

3、低介電常數(shù)樹(shù)脂基體的合成研究

  SFPC課題組以間三氟甲基苯酚（TFMP）和環(huán)氧氯丙烷（ECH）為原料合成的含氟化合物2-（（3-（三氟甲基）苯氧基）甲基）環(huán)氧乙烷（TFMPMO）共聚改性BADCy樹(shù)脂，制備出具有極優(yōu)介電性能（透波性能）、突出力學(xué)性能和優(yōu)異耐熱性能的改性BADCy（m-BADCy）樹(shù)脂（J Mater Chem C, 2017, 5: 6929），拓寬了BADCy樹(shù)脂在高性能機(jī)載雷達(dá)天線罩及天線系統(tǒng)中的應(yīng)用。并以雙酚AF、1-金剛烷甲酰氯和ECH為原料，經(jīng)酯化反應(yīng)和O-烷基化反應(yīng)獲得4-（1, 1, 1, 3, 3, 3-六氟-2-4-羥基苯基）丙烷-2-基）苯基（3r, 5r, 7r）-金剛烷-1-羧酸酯（AEAF），再經(jīng)共聚反應(yīng)引入到BADCy樹(shù)脂固化網(wǎng)絡(luò)中制備AEAF改性BADCy（AEAF-co-BADCy）樹(shù)脂（圖3，Compos Part B-Eng, 2020, 186: 107827），進(jìn)一步提升了AEAF-co-BADCy樹(shù)脂本體的透波性能。

圖3 AEAF-co-BADCy樹(shù)脂的合成及其介電性能（透波率）

  基于前期的研究工作基礎(chǔ)，近日西北工業(yè)大學(xué)顧軍渭教授受邀在國(guó)際知名期刊Journal of Materials Science & Technology上發(fā)表了以“Polymer matrix wave-transparent composites: A review”為題的綜述文章（圖4）。該綜述介紹了樹(shù)脂基透波復(fù)合材料的透波機(jī)理、組成（樹(shù)脂基體、增強(qiáng)纖維）及其介電性能測(cè)試方法，重點(diǎn)從樹(shù)脂基體種類(lèi)、增強(qiáng)纖維種類(lèi)及表面功能化改性等方面闡述了樹(shù)脂基透波復(fù)合材料的最新研究進(jìn)展及成果，提出了樹(shù)脂基透波復(fù)合材料在天線系統(tǒng)應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問(wèn)題，最后展望了樹(shù)脂基透波復(fù)合材料未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)和應(yīng)用前景。

圖4 纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基透波復(fù)合材料及其典型應(yīng)用

  本論文第一作者為18級(jí)博士研究生唐林。本工作得到了基礎(chǔ)JQ計(jì)劃技術(shù)領(lǐng)域基金項(xiàng)目（2019-JCJQ-***）、航天科學(xué)技術(shù)基金（2019-HT-XG, 2020-HT-XG）、中國(guó)博士后基金（2019M653735）、2020年纖維材料改性國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題及訪問(wèn)學(xué)者基金項(xiàng)目（KF2001）以及第二批陜西省“三秦學(xué)者”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的支持。

  文章信息：Lin Tang, Junliang Zhang*, Yusheng Tang, Jie Kong, Tianxi Liu and Junwei Gu*. Polymer matrix wave-transparent composites: A review. Journal of Materials Science & Technology, 2021, 75: 225-251. 2019IF=6.155.（中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選項(xiàng)目-重點(diǎn)期刊類(lèi)項(xiàng)目）

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1005030220308240

作者簡(jiǎn)介：

唐林，男，中共黨員，四川安岳人，2018級(jí)博士研究生（本科直博）。2018年在西北工業(yè)大學(xué)獲得學(xué)士學(xué)位，同年加入顧軍渭教授SFPC課題組攻讀博士學(xué)位。主要從事PBO纖維表面改性、低介電常數(shù)樹(shù)脂的設(shè)計(jì)制備和透波復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)/功能一體化設(shè)計(jì)。獲第五屆“光威杯”中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)大學(xué)生科技創(chuàng)新競(jìng)賽一等獎(jiǎng)（全國(guó)2個(gè)）；第十屆“挑戰(zhàn)杯”陜西省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽銀獎(jiǎng)；第五屆中國(guó)“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽陜西省三等獎(jiǎng)；第十七屆“三航杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽（自然科學(xué)類(lèi)論文）一等獎(jiǎng)；西北工業(yè)大學(xué)本科生科技之星；西北工業(yè)大學(xué)校優(yōu)秀畢業(yè)生；獲2018~2019學(xué)年、2019~2020學(xué)年“柯盛新材”專(zhuān)項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金。參與基礎(chǔ)JQ計(jì)劃技術(shù)領(lǐng)域基金項(xiàng)目、航天科學(xué)技術(shù)基金各1項(xiàng)。在J Mater Sci Technol, Compos Sci Technol和Chinese J Aeronaut等期刊以第一作者身份（含共同第一）發(fā)表SCI論文6篇，SCI引用600余次，H因子12（入選第一作者ESI熱點(diǎn)論文2篇，ESI高被引論文2篇）；參加國(guó)際會(huì)議2次并作口頭報(bào)告、參加國(guó)內(nèi)會(huì)議4次；授權(quán)、公開(kāi)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利6件。

***附第一作者發(fā)表論文清單***

01.Lin Tang, Junliang Zhang*, Yusheng Tang, Jie Kong, Tianxi Liu and Junwei Gu*. Polymer matrix wave-transparent composites: A review. Journal of Materials Science & Technology, 2021, 75: 225-251. 2019IF=6.155.（1區(qū)材料科學(xué)Top期刊，中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選項(xiàng)目-重點(diǎn)期刊類(lèi)項(xiàng)目）.

02.Lin Tang, Junliang Zhang and Junwei Gu*. Random copolymer membrane coated PBO fibers with significantly improved interfacial adhesion for PBO fibers/cyanate ester composites. Chinese Journal of Aeronautics, 2020, 10.1016/j.cja.2020.03.007. 2019IF=2.215.（2區(qū)工程技術(shù)期刊，中國(guó)科技期刊卓越行動(dòng)計(jì)劃入選項(xiàng)目-領(lǐng)軍期刊類(lèi)項(xiàng)目）.

03.Lin Tang#, Junliang Zhang#, Yusheng Tang*, Yuxiao Zhou, Yuhan Lin, Zheng Liu, Jie Kong, Tianxi Liu and Junwei Gu*. Fluorine/adamantane modified cyanate resins with wonderful interfacial bonding strength with PBO fibers. Composites Part B-Engineering, 2020, 186: 107827. 2019IF=7.635.（1區(qū)材料科學(xué)Top期刊）.

04.Lin Tang#, Jing Dang#, Mukun He, Junyou Li, Jie Kong, Yusheng Tang* and Junwei Gu*. Preparation and properties of cyanate-based wave-transparent laminated composites reinforced by dopamine/POSS functionalized Kevlar cloth. Composites Science and Technology, 2019, 169: 120-126. 2019IF=7.094.（1區(qū)材料科學(xué)Top期刊）. ESI熱點(diǎn)論文、ESI高被引論文. SCI引用63次.

05.Lin Tang#, Mukun He#, Xinyu Na, Xiaofang Guan, Ruihan Zhang, Junliang Zhang and Junwei Gu*. Functionalized glass fibers cloth/spherical BN fillers/epoxy laminated composites with excellent thermal conductivities and electrical insulation properties. Composites Communications, 2019, 16: 5-10. 2019IF=4.915. ESI熱點(diǎn)論文. SCI引用44次.

06.Xutong Yang#, Lin Tang#, Yongqiang Guo, Chaobo Liang, Qiuyu Zhang, Kaichang Kou and Junwei Gu*. Improvement of thermal conductivities for PPS dielectric nanocomposites via incorporating NH2-POSS functionalized nBN fillers. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2017, 101: 237-242. 2019IF=6.444.（1區(qū)材料科學(xué)Top期刊）. ESI高被引論文. SCI引用103次.

顧軍渭，教授、博導(dǎo)，陜西省杰出青年科學(xué)基金獲得者。研究領(lǐng)域?yàn)楣δ芨叻肿訌?fù)合材料和先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)/功能一體化設(shè)計(jì)與制備�，F(xiàn)任化學(xué)與化工學(xué)院副院長(zhǎng)、陜西省高分子科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、無(wú)人系統(tǒng)技術(shù)研究院智能材料與結(jié)構(gòu)研究所所長(zhǎng)；兼任中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)導(dǎo)熱復(fù)合材料專(zhuān)業(yè)委員會(huì)常務(wù)副主任、中國(guó)化學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員和中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員等。擔(dān)任Advan Compos Hybrid Mater、Mater New Horiz副主編，Eng Sci執(zhí)行主編，Composites Part B, Compos Commun和Sci Progress等期刊編委。主持國(guó)家自然科學(xué)基金、基礎(chǔ)JQ計(jì)劃技術(shù)領(lǐng)域基金項(xiàng)目和陜西省杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目等國(guó)家級(jí)/省部級(jí)項(xiàng)目18項(xiàng)。以第一作者/通訊作者在Angew Chem Int Edit, ACS Nano, Sci Bull和Compos Sci Technol等期刊發(fā)表SCI論文100余篇，SCI引用7200余次，H因子52。入選第一作者/通訊作者ESI熱點(diǎn)論文26篇、ESI高被引論文36篇；1篇論文入選2018年中國(guó)百篇最具影響國(guó)際學(xué)術(shù)論文。授權(quán)和受理國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利38項(xiàng)；參編Wiley出版社專(zhuān)著1部、高等學(xué)校規(guī)劃教材1部。