先进树脂基透波复合材料界面结构的控制及介电性能的研究

先进树脂基透波复合材料是集结构、防热、透波于一体的典型多功能介质材料，是航空航天、电子信息等尖端领域亟需的关键基础材料，其首要性能特征是优异的介电性能，而"多层次、多尺度的异质、异构界面"成为先进复合材料的共性特征。本项目从"界面"这一复合材料的根本性问题入手，在理论上，通过多层次、多尺度的界面结构的设计与实现，在外场（温度、湿度）条件下深入探讨界面结构的演变与稳定，以及界面电荷的形成、积累、重排与极化过程，阐明复合材料多层次、多尺度界面结构与介电性能的本质关系，建立控制界面结构、实现树脂基透波复合材料设计与高性能化的理论框架和技术方法。在此基础上，以透波复合材料的典型应用为目标，研究高性能印制电路基板用耐热宽频超低介电损耗树脂基复合材料，全面验证获得的理论与技术，促进基础理论研究的完善，完成材料研究从理论→应用→理论的螺旋式上升，并满足国家对关键基础材料的重大需求。

先进树脂基透波复合材料是航空航天、电子信息等尖端领域亟需的关键基础材料，介电性能是其首要性能。本项目旨在建立控制界面结构、实现树脂基透波复合材料设计与高性能化的理论和技术方法，并以高性能印制电路基板（PCB）为应用目标，研究耐热宽频超低介电损耗树脂基复合材料。根据项目的研究计划，展开了三方面的研究内容，分别为（1）具有不同性质界面结构的复合材料的设计、制备与表征；（2）复合材料的结构与介电性能的关系及其本质；（3）适用于高性能PCB用耐热宽频超低介电损耗树脂基复合材料的研究。.复合材料的介电性能与无机功能体在聚合物中的分散性密切相关。功能体的表面化学改性是获得良好分散性的常见方法，但是常常劣化结构与性能。因此如何在不破坏功能体电性能的前提下，通过使功能体在基体中获得良好分散性，最终使复合材料获得优异的介电性能是亟待解决的问题。基于现有材料组成，本项目分别通过微波固化技术、构筑多相聚合物基体、与第二功能体的相互作用、大π键形成、新工艺研发等五种物理方法，构筑了具有不同界面性质与良好分散性的纳米碳/树脂基复合材料。此外，建立了不对称双层、双层梯度等新颖空间结构的树脂基复合材料的设计与构筑方法。在物理方法之外，也研究了新型功能体及表面改性技术，分别设计合成了核壳结构功能体、三明治结构功能体、陶瓷接枝CNT功能体和高介电常数陶瓷纳米纤维等。. 通过建立以上新型结构与功能体的构筑，制备了具有不同结构的系列复合材料，系统表征了每类复合材料的界面与空间结构及复合材料网络中电荷形成、积累与极化过程，建立了模拟电路，深入探讨了复合材料结构与介电性能的关系及其本质。建立了控制界面结构和空间结构、实现树脂基透波复合材料设计与高性能化的技术方法。.针对新一代电子信息关键基础材料的要求，展开了适用于高性能PCB基板用耐热宽频透波树脂基复合材料的研制工作。兼具高耐热性、高韧性、高导热、高阻燃和优异介电性能是这类复合材料的关键性能，而复合材料的性能取决于纤维、树脂基体和界面。因此重点围绕高表面活性芳纶纤维的制备、新型高性能树脂等方面展开，重点探讨了复合材料结构对介电性能的影响。获得了适用于高性能PCB基板用耐热宽频透波树脂基复合材料。全面完成了项目计划书内容，达到预期研究目标。发表论文35篇（SCI论文32篇），申请发明专利35项（授权发明专利27项），超过申请书的成果指标

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