近期，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院固體所高分子與復(fù)合材料研究部田興友研究員和張獻(xiàn)研究員團(tuán)隊在雷達(dá)罩用高強(qiáng)度高透波材料研究方面取得新進(jìn)展，采用原位聚合在聚對苯撐苯并二噁唑纖維表面構(gòu)建了納米級的二氧化硅納米線，顯著提高與聚四氟乙烯樹脂之間的結(jié)合力，使聚對苯撐苯并二噁唑/聚四氟乙烯復(fù)合材料保持良好的透波性能。相關(guān)研究成果以“Significantly improved interfacial properties of silicon dioxide nanowire functionalized Poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole) (PBO) fibers/polytetrafluoroethylene (PTFE) wave-transparent laminated composites”為題發(fā)表在Journal of Materials Science & Technology (J. Mater. Sci. Technol., 183,232(2024))上。

聚對苯撐苯并二噁唑纖維(PBO)和聚四氟乙烯樹脂(PTFE)由于其優(yōu)異的介電性能已被廣泛認(rèn)為是未來高頻應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)秀波透明材料。然而，這兩種材料由于化學(xué)活性較低導(dǎo)致其界面結(jié)合力較低，使得復(fù)合材料的整體力學(xué)性能較差。針對這個問題，常規(guī)的方式是采用物理（等離子體改性等）或化學(xué)（強(qiáng)酸處理等）方法對PBO纖維表面進(jìn)行改性。但這些方法會影響PBO纖維的結(jié)構(gòu)，降低PBO纖維的性能。

鑒于此，研究人員采用全新的原位接枝方法,通過硅烷之間的脫水縮合在PBO纖維表面成功生長了多孔二氧化硅納米線，在不影響PBO纖維本身的前提下提高了其與樹脂之間的結(jié)合力。結(jié)果表明，二氧化硅納米線的引入大大提高了PBO纖維表面的粗糙度，同時起到界面錨定作用，顯著提高了PBO與PTFE之間的界面結(jié)合力。與未處理的純PBO相比，層間剪切強(qiáng)度（ILSS）的值提升了58.6%，彎曲強(qiáng)度（FS）提高了32.9%。此外，PBO/PTFE復(fù)合材料的透波率達(dá)到90%以上，能夠滿足未來雷達(dá)罩在高頻場景下的應(yīng)用。

該研究工作為高性能纖維改性提供了一種新思路。張獻(xiàn)研究員和肖超博士為文章的共同通訊作者，碩士生和旭升為論文的第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金的支持。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.09.052

圖1. PBO/PTFE透波復(fù)合材料的制備工藝圖。

圖2. 不同階段PBO纖維的掃描電鏡圖(a1 - c1)和原子力電鏡圖 (a2 -c2)。

圖3. 不同PBO纖維/PTFE透波層合復(fù)合材料的ILSS(a)和FS(b)。

圖4. 10GHz時不同PBO纖維/PTFE透明波復(fù)合材料透波率（T)