1 透波復(fù)合材料的應(yīng)用

　　1.1 天線罩

　　天線罩能保護(hù)天線系統(tǒng)免受外部環(huán)境影響，具備優(yōu)異電磁透波穿透性能和承受惡劣環(huán)境的能力。不同類型飛行器天線罩有不同的材料要求，如美國波音公司用玻璃纖維增強(qiáng)塑料研制出 “波馬克” 天線罩，美國喬治亞理工學(xué)院的石英纖維復(fù)合材料用于 “愛國者” 防空導(dǎo)彈等;機(jī)載天線罩常用石英纖維和 Kevlar 纖維，像美國 F - 15 和 F - 22 戰(zhàn)斗機(jī)的錐形天線罩采用石英纖維 / 氰酸酯樹脂復(fù)合材料;地面天線罩需具有寬頻帶透波性能等，常用玻璃纖維和不飽和聚酯樹脂，如東莞市米亞玻璃制品有限公司和哈爾濱哈玻拓普復(fù)合材料有限公司生產(chǎn)的天線罩已廣泛應(yīng)用。

　　1.2 印刷電路板

　　印刷電路板是電子元器件信號傳輸?shù)闹尾考洼d體，在多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前 GFs/FR - 4 環(huán)氧基復(fù)合材料是工業(yè)印刷電路板的標(biāo)準(zhǔn)材料，隨著 5G 技術(shù)發(fā)展，自貢市天龍化工有限責(zé)任公司和南亞電路板股份有限公司共同開發(fā)的含氟樹脂基底，應(yīng)用于高集成度、高速度、高頻率的印制電路板領(lǐng)域。

　　2 透波復(fù)合材料聚合物基體

　　聚合物基體是實(shí)現(xiàn)聚合物基體透波復(fù)合材料功能特性的主體材料，需具備多種優(yōu)異性能。常用的耐高溫樹脂基透波復(fù)合材料基體有雙馬來酰亞胺樹脂、氰酸酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、鄰苯二甲腈樹脂、含硅芳炔樹脂及有機(jī)硅樹脂。

　　2.1 雙馬來酰亞胺樹脂

　　雙馬來酰亞胺樹脂具有優(yōu)異耐熱性等優(yōu)勢，是制造航天耐高溫部件的關(guān)鍵原材料。美國哈克賽爾有限公司開發(fā)了相關(guān)型號樹脂，但固化樹脂存在脆性大等缺點(diǎn)。陳立新等研究的改性雙馬來酰亞胺 / E - 玻璃布復(fù)合材料板、黃彬等制備的樹脂澆注體、黨婧制備的 BMI 樹脂基導(dǎo)熱復(fù)合材料，都展現(xiàn)出良好的力學(xué)性能和透波性能。現(xiàn)有研究致力于對其改性，且已研發(fā)多種改性體系。

　　2.2 聚酰亞胺樹脂

　　聚酰亞胺樹脂是耐熱透波復(fù)合材料用樹脂基體的主要品種之一，具有突出耐熱性和優(yōu)異高頻介電性能等。研究人員聚焦第四代聚酰亞胺復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)，通過無機(jī)雜化等方式提高其耐溫能力。Wu 等、馮晨等、劉含洋等、左小彪等、Wu 等制備的相關(guān)復(fù)合材料，在不同溫度和頻率下表現(xiàn)出良好的力學(xué)性能和介電性能。目前石英增強(qiáng)聚酰亞胺復(fù)合材料已用于多種透波天線罩內(nèi)罩，并實(shí)現(xiàn)多工藝成型，研究主要圍繞耐熱性和低介電性能展開。

　　2.3 氰酸酯樹脂

　　氰酸酯是透波領(lǐng)域常用樹脂基體，含有特殊官能團(tuán)，固化后有高度對稱三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，在寬溫度和頻率范圍內(nèi)波傳輸效率好，介電常數(shù)和介電損耗低，還具備優(yōu)良熱穩(wěn)定性等。陳夢怡等、敖遼輝、潘翠紅等、梁恒亮等制備的氰酸酯樹脂基復(fù)合材料，都具有良好的力學(xué)性能和介電性能，適用于不同應(yīng)用場景。

　　2.4 鄰苯二甲腈樹脂

　　鄰苯二甲腈樹脂是新興熱固性樹脂，固化產(chǎn)物高溫力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有多種優(yōu)異性能，有望用于航空航天等領(lǐng)域。王蒙娜等制備的聚酰亞胺增韌鄰苯二甲腈固化物及石英纖維增強(qiáng)復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了增韌增強(qiáng)且不降低介電性能;鄔祚強(qiáng)合成的含二氮雜萘酮結(jié)構(gòu)聚芳醚型鄰苯二甲腈樹脂基復(fù)合材料，在特定頻率下表現(xiàn)出優(yōu)于其他樹脂基復(fù)合材料的高溫介電性能。

　　2.5 含硅芳炔樹脂

　　含硅芳炔樹脂是新型有機(jī) - 無機(jī)雜化聚合物，具有耐高溫、耐燒蝕、易加工等優(yōu)異性能。顧昊等、肖沅諭等制備的以含硅芳炔樹脂為基體的復(fù)合材料，在不同溫度下力學(xué)強(qiáng)度保持率較高，在寬頻范圍內(nèi)介電常數(shù)穩(wěn)定，介電損耗低。

　　2.6 有機(jī)硅樹脂

　　有機(jī)硅樹脂突出優(yōu)點(diǎn)是耐熱性和優(yōu)良介電性能，玻纖增強(qiáng)有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料耐高溫性能好，是俄羅斯航空透波材料的主流。我國對其研究多側(cè)重于膠黏劑，作為復(fù)合材料基體樹脂彈性模量較差。以二苯基 - 炔基硅(MDPES)為代表的烯基硅固化后綜合介電常數(shù)優(yōu)異，短期耐溫可達(dá) 550℃，但該類復(fù)合材料力學(xué)性能較低，需改善層間抗剪強(qiáng)度。

　　3 用于透波復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維

　　常用的透波材料是纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，增強(qiáng)纖維分為無機(jī)纖維和有機(jī)纖維，起主要力學(xué)承載作用，選擇時需考慮復(fù)合材料的力學(xué)性能和透波特性。常見增強(qiáng)纖維有玻璃纖維、高硅氧纖維、石英纖維等，其性能參數(shù)不同。纖維的結(jié)構(gòu)、排列方式會影響復(fù)合材料透波性能，且增強(qiáng)纖維與聚合物基體界面相容性差，通常需對纖維表面進(jìn)行改性，以提升復(fù)合材料界面性能和透波性能，如陳平等研究偶聯(lián)劑對玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料界面介電性能的影響。

　　4 結(jié)論

　　聚合物基透波復(fù)合材料在多個領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。聚合物基體的介電性能和耐熱性能、增強(qiáng)纖維的多種性能分別決定和影響著復(fù)合材料的使用溫度和整體力學(xué)性能。目前該材料研究存在兩個亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題：一是在不破壞纖維結(jié)構(gòu)前提下提高纖維表面活性，實(shí)現(xiàn)合適的界面結(jié)合強(qiáng)度;二是通過整體結(jié)構(gòu) / 功能設(shè)計(jì)，綜合改善介電、機(jī)械和高溫性能。透波復(fù)合材料作為新材料面臨諸多挑戰(zhàn)，需要開發(fā)環(huán)保性更好、性能更優(yōu)、成本更低的可持續(xù)性發(fā)展材料。

武元娥;樊林峰;史新月;李 松,北京玻鋼院復(fù)合材料有限公司;北京航天長征飛行器研究所,202408