含过渡金属超支化聚硼硅氮烷合成及热解转化陶瓷高温宽频吸波特性研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21875190
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0511.特种功能材料化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Stealth technology is an important guarantee for anti-detection and enhancing penetration capability of aircrafts. As important material basis for stealth technology, microwave absorbing materials face on the great challenge and demand to overcome the stealth obstacle of hypersonic aircraft and high temperature apparatus of aircraft engine, i.e. nozzle trailing and regulation. This proposal mainly aims to give a principle solution for whether materials are able to stealth, extension of stealth, functionality combining mechanical structure under high temperature. We design and synthesize hyperbranched polyborosilazanes with tunable carbon content as preceramic precursors. The relationship between molecular structure, topology, organic-inorganic transition and ceramic multi-phases of pyrolytic SiBCN multiphase ceramic will be studied via introducing novel metal organic frameworks and metal coordination compounds. The dielectronic properties and microwave dispassion mechanism under high temperature for siliconboron carbonitride (SiBCN) multiphase ceramics will be clear to regulate the microwave absorbing properties. The effective absorption frequency range of SiBCN multiphase ceramics will be extended by using multi-layered design approach. The ceramic layer with different dielectric constant will be designed and prepared to achieve impedance matching, superposition of attenuation and frequency broadening. Furthermore, the SiBCN multiphase ceramics with high temperature absorbing and mechanical properties will be prepared based on the advantages of forming methods of polymer-derived ceramics. The achievement in the future of the project will give fundamental theory for stealth technology of hypersonic aircraft and engines, achieve the precise design of preceramic precursors toward functionality as well as broaden and deepen the application of special functional polymers in the field of aviation and aerospace stealth technology.
隐身技术是反制探测的重要手段,高超音速飞行器气动部位及航空发动机尾喷管等高温环境下的隐身是目前瓶颈和短板,对具有吸波材料提出了挑战和需求。本项目从碳基元可控超支化聚硼硅氮烷陶瓷前驱体分子结构及热解陶瓷分层结构设计出发,探究高温吸波机理及吸波频率拓宽机制,利用新型Co-MOF、Ni-MOF与过渡金属配合物调控SiBCN陶瓷介电特性及吸波特性。研究前驱体分子结构、拓扑结构、有机-无机转变过程与SiBCN陶瓷相态结构之间关系;明晰高温状态下陶瓷介电特性和电磁波极化损耗机制;通过不同阻抗和损耗组分的多层设计,实现阻抗匹配、衰减叠加及高温吸波频宽拓宽。作为特种高分子陶瓷前驱体在高温吸波材料领域应用的关键理论创新,项目预期成果将为高超飞行器、航空发动机高温隐身技术提供理论基础支撑,对于实现陶瓷前驱体特种高分子面向功能需求导引的精准分子结构设计及拓宽深化特种高分子在吸波材料领域中的应用具有重要学术价值。

结项摘要

隐身是反制探测的重要手段,飞行器热端部件在高温环境下的隐身对电磁波吸收材料提出了新的挑战和需求。本项目从分子设计出发,采用含硼单体与氨气、正丁胺和二氯二苯基硅烷胺解反应合成出碳基元可调的超支化聚硼硅氮烷陶瓷前驱体,以此为基础设计制备SiBCN高温吸波材料。以过渡金属Fe、Co、Ni和Cu为配位中心,以含羧基官能团和巯基官能团等为有机配体,合成了十余种MOF化合物,热解转化制备了多种形貌与化学组成的宽频吸波剂,最大有效吸收频宽EAB达8.8GHz。用含过渡金属MOF与超支化聚硼硅氮烷前驱体进行改性,通过陶瓷相态调控实现了含过渡金属 SiBCN 复相陶瓷高温吸波功能,在600-800℃的测试温度下,ZIF-67@SiBCN陶瓷的最低反射系数为-30dB,有效吸波范围几乎覆盖整个X波段(EAB为3.95GHz),通过多层设计可进一步拓宽有效吸波频宽。项目组在Chem. Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces、J. Am. Ceram. Soc.、Sci. China Mater.、Carbon等学术期刊发表SCI论文17篇,论文被SCI引用448次,入选ESI高被引论文1篇;申请中国发明专利10项(已授权8项),参加学术会议并做报告4次,获得2020年教育部技术发明二等奖、2021年中国复合材料学会科学技术二等奖,负责人2021、2022连续入选“科睿唯安”全球高被引科学家,获得2020年国家杰出青年科学基金资助。本项目实现了特种高分子陶瓷前驱体在高温吸波材料应用领域的关键理论创新,成果将为飞行器热端部件高温隐身技术提供理论基础支撑,具有重要的科学意义和应用价值。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(10)
高性能陶瓷聚合物前驱体研究新进展
  • DOI:
    10.14028/j.cnki.1003-3726.2019.10.006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    高分子通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    骆春佳;宋燕;周睿;孔杰
  • 通讯作者:
    孔杰
Amorphous Carbon Engineering of Hierarchical Carbonaceous Nanocomposites toward Boosted Dielectric Polarization for Electromagnetic Wave Absorption
多级碳质纳米复合材料的非晶碳工程可增强介电极化以吸收电磁波
  • DOI:
    10.1016/j.carbon.2022.10.017
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Carbon
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    Qingfu Ban;Yan Li;Luwei Li;Yusheng Qin;Yaochen Zheng;Huimin Liu;Jie Kong
  • 通讯作者:
    Jie Kong
Recoverable and Self-healing Electromagnetic Wave Absorbing Nanocomposites
可恢复和自修复的电磁波吸收纳米复合材料
  • DOI:
    10.1016/j.compscitech.2019.02.018
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Composites Science and Technology
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Xingyi Dai;Yuzhang Du;Jiye Yang;Ding Wang;Junwei Gu;Yifan Li;Steven Wang;Ben B. Xu;Jie Kong
  • 通讯作者:
    Jie Kong
Adjustable Iron-containing SiBCN Ceramics with High-temperature Microwave Absorption and Anti-oxidation Properties
具有高温微波吸收和抗氧化性能的可调含铁SiBCN陶瓷
  • DOI:
    10.1111/jace.17879
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of the American Ceramic Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yan Song;Shuo Jin;Ketao Hu;Yuzhang Du;Jin Liang;Jie Kong
  • 通讯作者:
    Jie Kong
MXene‐derived TiC/SiBCN Ceramics with Excellent Electromagnetic Absorption and High‐temperature Resistance
具有优异电磁吸收和耐高温性能的 MXene 衍生 TiC/SiBCN 陶瓷
  • DOI:
    10.1111/jace.17596
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Journal of the American Ceramic Society
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Jinxue Ding;Fengbo Chen;Jianxin Chen;Jie Kong
  • 通讯作者:
    Jie Kong

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其他文献

D型沙眼衣原体质粒蛋白pgp3的克隆、表达、鉴定及其免疫原性初探
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中华皮肤科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔杰;孙毅娜;赵乐然;肖萌;王敬;李卓然;刘原君;刘全忠
  • 通讯作者:
    刘全忠
鼠肺炎沙眼衣原体质粒蛋白pgp5的克隆表达鉴定及免疫原性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国皮肤性病学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张颖;孙毅娜;孔杰;陈曼;胡春敏;齐蔓莉;刘全忠;刘原君
  • 通讯作者:
    刘原君
中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)多性状复合育种方案的遗传和经济评估
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    海洋学报(中文版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    栾生;金武;孔杰;罗坤;孟宪红;张天时;王清印
  • 通讯作者:
    王清印
海岛棉熟性及其高关联农艺性状与生态因子的关系
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    新疆农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔杰;王为然;张延辉;朱家辉;杨静;宁新民;阿里甫·艾尔西;华金平
  • 通讯作者:
    华金平
肾小球固有细胞损伤在狼疮肾炎发病机制中的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    现代免疫学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孔杰;陆智敏;达展云
  • 通讯作者:
    达展云

其他文献

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孔杰的其他基金

超支化聚合物转化高温吸波/透波材料
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    400 万元
  • 项目类别:
    国家杰出青年科学基金
超支化高分子拓扑结构精确表征和可逆共价化学调控机理研究
  • 批准号:
    21374089
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    82.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
近化学计量比聚硼(镧)硅碳烷拓扑体系构筑和热解内禀机制
  • 批准号:
    21174112
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
超支化聚硼硅氮碳烷前驱体的合成、结构与性能
  • 批准号:
    20874080
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新型超支化聚硼硅氮碳烷前驱体的分子设计、合成及热解研究
  • 批准号:
    20604019
  • 批准年份:
    2006
  • 资助金额:
    8.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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