南京航空航天大学,最新Composites Part A!

随着空天装备与战略防御技术的快速发展，电磁隐身成为装备核心性能需求，轻质、宽频、高效的电磁波吸收（EWA）材料研发至关重要。碳气凝胶（CA）因低密度、高孔隙、优良介电损耗与热稳定性，成为航空航天领域的理想基底材料。

但纯 CA 存在阻抗失配、损耗机制单一的短板，难以实现理想的反射损耗（RL）与有效吸收带宽（EAB）。构建异质界面是解决该问题的关键策略：引入高介电材料与 CA 复合，利用介电差异形成强电场梯度，强化界面极化损耗。碳化硅纳米线（SiCNWs）具有高介电常数、优异热稳定性与一维结构优势，是理想的复合相。

传统 SiCNWs-CA 复合工艺（前驱体浸渍热解、化学气相沉积）存在高温耗时、晶粒粗化、催化剂残留等问题，异质界面数量少、结合弱，削弱性能增益。闪速焦耳加热（FJH）作为新型非平衡热力学技术，可毫秒级实现超高温（>1700℃），快速加热 / 冷却抑制晶粒粗化，为原位构建高质量异质界面提供新路径。因此，开发 FJH 驱动的高效复合策略，对多功能 EWA 材料发展意义重大。

南京航空航天大学李斌斌课题组在《Composites Part A》上发表了题为“Non-equilibrium thermodynamics-induced in situ construction of SiCNWs-CA heterointerfaces for augmented electromagnetic wave absorption”的研究论文。

1.非平衡热力学新策略：首创闪速焦耳加热（FJH）技术，毫秒级超高温（>1700℃）下，原位制备SiCNWs-CA 复合材，实现异质界面一步构建，合成效率远超传统工艺。

2.独特微观结构：FJH 非平衡特性诱导 SiCNWs 形成弯曲线 - 球形貌，均匀锚定 CA 三维多孔骨架，原子级紧密结合形成连续过渡异质界面，界面极化损耗显著增强。

3.卓越吸波性能：最优样品RLmin 达 - 52.1 dB、EAB 达 4.67 GHz（厚度仅 1.3 mm）；60° 探测角下雷达散射截面（RCS）最大缩减24.53 dB·m²，满足 “薄、轻、宽、强” 要求。

4.优异隔热性能：150℃加热 20 min，表面温度仅54.8℃（纯 CA 为 69.4℃），兼具电磁隐身 + 热防护双重功能，适配复杂极端环境。

5.机制深度解析：阐明多重损耗协同机制—— 界面极化、偶极极化、传导损耗、多重散射，结合分子动力学揭示非平衡态界面形成机理，为碳基复合设计提供理论指导。

本文利用闪速焦耳加热（FJH）非平衡热力学特性，毫秒级超高温原位构建 SiCNWs-CA 异质界面，制备高性能电磁 - 隔热双功能复合材料。FJH 独特非平衡态诱导 SiCNWs 形成弯曲线 - 球形貌，与 CA 原子级紧密结合，强化界面极化损耗。

最优 SiCNWs@CA 实现 -52.1 dB 强吸收、4.67 GHz 宽频（1.3 mm 超薄），兼具优异隔热性能，突破传统碳基材料单一功能瓶颈。该工作提出非平衡态界面构建新策略，阐明多重损耗协同机制，为航空航天等极端环境下多功能隐身材料设计提供新思路。

Yulong Chen, Ruibin Li, Liangliang Cao, Qichao Chen, Liheng Zhang, Xiankun Kuai, Li Yin, Binbin Li.Non-equilibrium thermodynamics-induced in situ construction of SiCNWs-CA heterointerfaces for augmented electromagnetic wave absorption.Composites Part A.

DOI：10.1016/j.compositesa.2026.109791