● 摘要
电磁防护功能复合材料在降低或消除电磁波危害方面发挥着巨大的作用，而电磁性能、力学性能、轻质特性等综合性能优异的电磁防护微粒制备是其核心部分。特殊的形体结构加上优势功能材质可产生特殊的功能特性。但现有电磁防护微粒的形状类型少、结构简单、尺度单一且比重较大，这极大限制了其应用范围以及综合性能的进一步提升。北京航空航天大学将生物约束成形技术应用于电磁防护微粒制造，开辟了一条区别于传统物理、化学方式电磁防护微粒制造的新途径，具有深远的理论意义和巨大的应用潜力。本文在已有的生物约束成形研究基础上，进一步优化和拓展了生物约束成形工艺理论方法，研究了利用化学镀、电镀和磁控溅射在生物微粒表面沉积包覆高导电性材质（Ag）、软磁性材质（Ni–Fe）和低发射率材质（Ag、Al），开发了生物基电磁防护微粒批量化制造装备，实现了多种功能轻质、高强生物基电磁防护材料的制造，为综合性能优异的电磁防护材料制造奠定了理论和技术基础。
根据电磁防护功能需求（导电、吸波、低发射率）和薄膜包覆工艺特点（工程便利性、薄膜材质、成分及质量），进行了生物约束成形工艺优化选择。化学镀、电镀、磁控溅射分别被选为导电微粒、吸波微粒、低发射率微粒的生物约束成形工艺。
研究了生物微粒表面化学镀约束成形工艺，实现了硅藻土、螺旋藻等具有复杂形体生物微粒的高导电性Ag材质包覆；研制了基于多槽流水线的化学镀生物约束成形装置，实现了生物基导电微粒的批量制造；揭示了生物螺旋形体对导电性能、介电性能、力学性能、轻质特性等的影响规律和机理；分析了生物基导电微粒表面偶联改性对材料力学性能的影响。
针对化学镀磁性薄膜中存在非金属元素（P或B）以及生物微粒在电镀过程中易粘附阴极等问题，研究了基于阴极振动的电镀生物约束成形工艺，实现了优势片形、螺旋形生物微粒表面Ni–Fe合金材质包覆；揭示了生物微粒表面电镀约束成形机理；阐明了阴极振动对生物微粒阴极粘附情况、表面镀层质量、Ni–Fe合金含量及电磁性能的影响规律；分析了热处理对生物基吸波微粒静磁性能、电磁性能的影响。
由于化学镀工艺获得的镀膜与其本征特性差距较大以及现有磁控溅射设备不适用于生物异形微粒表面溅射包覆，研究了基于光刻胶特性的双面磁控溅射生物约束成形工艺，实现了生物微粒表面低发射率材质Ag和Al包覆；阐明了溅射工艺条件对生物微粒表面镀膜含量的影响规律；对比了生物微粒表面化学镀和磁控溅射银膜的微观形貌、晶相结构和表面粗糙度。
针对不同的应用领域、应用环境、应用场合，开发了导电腻子、磁性贴片、红外低辐射涂料等多种生物基电磁防护材料，验证了生物基电磁防护微粒的轻质、高强属性。
最后从电磁防护材料的实际需求出发，结合生物约束成形技术的发展趋势和研究现状，对生物基电磁防护微粒及材料的研究方向进行了分析和展望。