近期，东华大学范宇驰课题组在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Lightweight MXene Modified Aramid Fiber Reinforced Silica Composites as Radar Stealth Armor at Elevated Temperature”的研究成果。该研究利用冷烧结工艺（CSP），在180 °C下制备了一类二维过渡金属碳（MXene）界面调控的芳纶纤维织物增强SiO2陶瓷基复合材料（AF@MXene/SiO2）。通过引入MXene界面层，材料在纤维与陶瓷基体之间形成有效界面结合，不仅提升了力学支撑与冲击耗能能力，还增强了高温环境下的微波衰减性能，实现了轻质防护、耐温稳定与雷达隐身的协同统一，为耐高温隐身蒙皮/装甲材料的设计与制备提供了新思路。

该工作利用MXene界面调控及冷烧结技术，制备了芳纶纤维增强的陶瓷基复合材料AF@MXene/SiO2。如图1所示，首先通过氧等离子体处理提升芳纶纤维（AF）亲水性，再经4次浸涂形成连续MXene界面涂层；随后利用静电吸附使SiO2颗粒均匀吸附于纤维表面，形成沉积层；最后在180 °C、250  MPa条件下，以温和的Na2SiO3溶液为瞬态液相进行冷烧结，避免了传统强碱性溶液对MXene和纤维的损伤。

图1 AF@MXene/SiO2复合材料的制备工艺及冷烧结条件

图2揭示了MXene界面、织物层数、环境温度对复合材料力学性能的影响。引入MXene界面层后，复合材料的弯曲强度较未处理界面提高了35%，界面剪切强度（IFSS）同步提升。断裂形貌分析表明，裂纹偏转、纤维桥接与拔出以及MXene界面嵌合作用共同促进能量耗散，是材料强韧化的主要机制。双层织物（4.5 vol%）强度达166 MPa，继续增加层数会因基体密度降低而略有下降。此外，该复合材料在300 °C下仍保持强度稳定，体现出优于传统聚合物基芳纶复合材料的高温服役潜力。

图2 复合材料的力学性能与增强机制

图3展示了复合材料的抗弹道冲击性能及陶瓷-纤维协同耗能机制。高速摄影结果显示，单层织物复合材料在600 μs时被弹丸穿透，而双层复合材料成功阻挡了弹丸，说明增加纤维层数可显著提升耗能能力。损伤形貌表明，复合材料通过纤维桥接与拔出形成局域损伤，而纯SiO2和纯AF分别脆裂和穿透，证实协同耗能。此外，复合材料的弹道极限速度（57.2 m/s）远高于纯SiO2（15.3 m/s）和纯AF织物（35.0 m/s），在全速度范围内的能量吸收和吸收效率均显著优于单一组分。陶瓷基体刚性支撑与裂纹偏转，纤维桥接与拔出，二者协同克服纯陶瓷脆性及纯织物刚度不足问题。

图3 复合材料的防弹性能

图4展示了织物层数及温度对复合材料电磁波吸收性能的调控机制。单层织物中MXene含量低、界面极化不足，最小反射损耗（RLmin）仅−15.9 dB，有效吸收带宽（EAB）为2.5 GHz。双层织物时，形成宏观电容效应，显著增强极化损耗，RLmin提升至−20.4 dB，EAB扩展至4.2 GHz，完整覆盖X波段。三层织物则因导电网络接触过密、阻抗失配，吸收性能下降。得益于SiO2透波基体的稳定性，复合材料在100 °C–300 °C范围内吸波性能持续增强：300 °C时RLmin低至−46.4 dB，EAB始终保持为4.2 GHz。这归因于高温下MXene纳米片间热膨胀改善接触、载流子迁移率提高，从而增强界面极化损耗，同时表面绝缘SiO2层避免了阻抗失配。所制得的材料密度仅1.68 g/cm³，兼具轻质与宽频高效吸收的优势。

图4 复合材料的吸波性能

综上所述，该研究通过MXene界面调控与冷烧结工艺协同，实现了AF/SiO2陶瓷基复合材料的高温力学、抗冲击与雷达隐身一体化，突破了传统聚合物基材料的热耐受极限。未来，通过引入MoS2、石墨烯等二维界面层或构筑多级孔结构，有望进一步优化介电损耗和阻抗匹配，推动耐高温轻质隐身装甲在无人机、高速飞行器等领域的实际应用。