近日,我院王跃毅副研究员、鄢定祥研究员系统梳理团队在隔离结构聚合物复合材料多功能应用方面的研究进展,以“Recent progress on segregated polymer composites for functional applications”为题发表在材料科学领域顶级期刊Progress in Materials ScienceIF=40.0,四川大学A-级期刊)。四川大学空天学院为该研究的第一单位和通讯单位,我院青年教师王跃毅副研究员为第一作者,鄢定祥研究员为共同通讯作者。

聚合物复合材料凭借其高比强度、可设计性及耐疲劳等优势,已成为航空航天结构的核心材料。从飞机机翼、机身到卫星天线、火箭壳体,其应用实现了大幅减重、提升性能的目标。随着工艺创新,复合材料将继续推动航空航天技术向更高效、先进的方向发展。功能聚合物复合材料兼具聚合物的可加工性与填料的功能特性,已超越传统结构承载角色,成为提升航空航天器综合性能的关键。它们通过材料设计实现特定功能,如雷达隐身、结构健康监测、耐极端高温及振动等。这些智能多功能材料正推动航空航天装备向更隐身、更智能、更高可靠性的方向发展。然而,传统复合材料常需超高填料负载量才能形成逾渗网络,由此造成成本增加、机械性能劣化及加工性能受损等挑战。通过将填料选择性分布在聚合物相界面构建隔离结构,可显著提升填料利用效率,其性能远超传统均匀分散体系。该结构设计在电磁干扰屏蔽、导热、热管理、形状记忆、传感、介电驱动和气体阻隔等多元应用场景取得重要突破,并针对不同聚合物基体开发出多种新型加工方法。本文系统梳理近十年隔离结构聚合物复合材料多功能应用方面的重要研究进展,重点阐释新型制备技术、基体加工设计原理及新兴功能应用,深入剖析界面控制、力学性能增强及规模化生产等核心挑战的最新解决方案与研究趋势,推动隔离结构设计思想在功能复合材料方面的广泛应用,加速下一代高性能功能材料开发。

团队长期致力于高性能聚合物成型加工中的形态控制及功能化应用(电磁屏蔽、吸波、热电控制、热电转换等),利用高剪切注塑、动态保压等成型加工中的剪切场和温度场,控制聚合物共混物的微相分离、取向和结晶结构,调控功能粒子形态及微纳结构,以获得高性能聚合物功能复材料,满足电磁防护、飞行器隐身及卫星热控器件等领域关键结构技术需求,形成了从高性能聚合物树脂分子设计、聚合物合成到加工应用等特色鲜明、优势明显的科研方向。该研究工作得到了国家自然科学基金区域联合重点项目(Nos. U24A2074)、国家自然科学基金面上项目(52473044)、国家自然科学基金青年项目(52203047)、四川省重点研发计划项目(2025YFHZ0049)等资助,并依托空间先进结构与智能飞行器教育部重点实验室、机器人卫星四川省重点实验室完成。

原文链接:https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2025.101524