隱身技術(shù)在現(xiàn)代軍事中扮演著至關(guān)重要的角色，隱形裝備能夠使飛機、艦艇和車輛在敵方雷達探測下減少甚至消除其探測信號，從而保證軍事行動成功率。其中，結(jié)構(gòu)-吸波一體化材料是未來隱身技術(shù)發(fā)展的一個重要方向，這種材料不僅能夠承受極端環(huán)境下的力學(xué)負載，還能夠在GHz頻段上提供優(yōu)異的電磁波吸收性能，從而大大提高軍事裝備生存能力。
碳纖維具有輕質(zhì)、高強、耐腐蝕、高導(dǎo)電等優(yōu)點，被廣泛運用于航空航天、汽車工業(yè)、風(fēng)電葉片、電子等行業(yè)，碳纖維巨量的應(yīng)用也帶來了回收再利用的問題。北京化工大學(xué)賈曉龍教授、楊小平教授團隊從2014年開始關(guān)注碳纖維的回收再利用問題，并與美國波音公司合作致力于開發(fā)碳纖維高效、高值化回收再利用技術(shù)，通過合理利用再生碳纖維優(yōu)異的機械性能、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能，開發(fā)了一系列結(jié)構(gòu)-功能一體化再生碳纖維復(fù)合材料。前期，該研究團隊通過對再生碳纖維表界面改性，同步提高了其復(fù)合材料的力學(xué)性能和電磁屏蔽性能（Composites Part B: Engineering, 2020, 193: 107987.）。在此基礎(chǔ)上，進一步研究了再生碳纖維排列方式對電磁屏蔽的影響規(guī)律，并通過取向和鋪層設(shè)計實現(xiàn)了其復(fù)合材料的高效電磁屏蔽性能（Composites Part B: Engineering, 2021, 211, 108656.）。此外，該團隊還以吸波隱身為研究目標(biāo)，采用低成本的再生碳纖維作為基材，通過簡單的自組裝和自催化熱解制備得到1D@2D@1D多級異質(zhì)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了再生碳纖維復(fù)合材料的超高微波吸收效率（Small, 2022, 18(13): 2105411. ESI高被引論文）。
然而，吸波性能和力學(xué)性能通常存在相互制約關(guān)系，吸波材料的機械強度難以滿足當(dāng)前惡劣環(huán)境許用要求，極大地限制了其應(yīng)用場景。這是由于“輕、薄、寬、強”的吸波性能要求微納填料具有豐富孔隙并在基體中以高負載量填充，以滿足良好的阻抗匹配和強的電磁損耗能力，這導(dǎo)致復(fù)合材料界面結(jié)合差、脆性大、易斷裂，因此結(jié)構(gòu)-吸波一體化復(fù)合材料的設(shè)計與制備仍然是亟需解決的技術(shù)難題。
一、表面化學(xué)官能團介導(dǎo)的異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面電荷調(diào)控策略
圖1. 再生碳纖維-氧化鋅納米線異質(zhì)結(jié)構(gòu)制備及界面電荷調(diào)控策略示意圖（a）、碳纖維表面化學(xué)官能團及形貌結(jié)構(gòu)表征(b-l)
二、結(jié)構(gòu)-吸波一體化再生碳纖維復(fù)合材料的吸波性能
圖2.結(jié)構(gòu)-吸波一體化再生碳纖維復(fù)合材料電磁參數(shù)（a-c）及吸波性能表征(d-i)
三、結(jié)構(gòu)-吸波一體化再生碳纖維復(fù)合材料吸波機理
圖3. 結(jié)構(gòu)-吸波一體化再生碳纖維復(fù)合材料阻抗匹配特性及電磁衰減性能
圖4. 結(jié)構(gòu)-吸波一體化再生碳纖維復(fù)合材料異質(zhì)界面電荷運動調(diào)控機制
四、結(jié)構(gòu)-吸波一體化再生碳纖維復(fù)合材料界面結(jié)合性能
圖5. 結(jié)構(gòu)-吸波一體化再生碳纖維復(fù)合材料界面粘附力（a-d）與界面結(jié)合強度表征（e-l）
圖6 結(jié)構(gòu)-吸波一體化再生碳纖維復(fù)合材料吸波效率對比及綜合性能雷達圖
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/smll.202306104
