陕西省人工结构功能材料与器件重点实验室征集2024年度开放基金项目的通知

陕西省人工结构功能材料与器件重点实验室（以下简称“实验室”）于2021年4月经陕西省科技厅批准筹建，依托单位为中国人民解放军空军工程大学，成员单位为航空工业第一飞机设计研究院、西安天和防务技术股份有限公司，是国内人工结构功能材料与器件前沿交叉领域研究的重要科研平台。

实验室设立开放基金，鼓励国内高等院校、科研院所、科技企业研究人员与实验室研究团队紧密合作，利用实验室大型仪器设备，开展与实验室主要研究方向相关的科研工作。实验室2024年度开放基金课题申请工作自2024年11月启动，相关信息如下：

一、开放基金申请人资格

申请者一般应具有博士学位或副高（含）以上职称，且非本实验室固定人员；鼓励青年研究人员申请；申请者应具有相关领域研究工作经历；所申请课题未获其他渠道资助；已有本实验室在研开放课题未结题者不得重复申请。

二、资助方式

项目申请金额为2 ~ 6万元，分2年执行，起始年限为2025年1月1日~ 2026年12月31日。优先资助立论清晰、目标明确、研究内容具体、具有科学创新或产业应用前景的研究课题。

三、成果要求

1. 1. 实验室开放基金资助研究取得的论文、专利等成果，归陕西省人工结构功能材料与器件重点实验室（Shaanxi Key Laboratory of Artificially-Structured Functional Materials and Devices）和开放基金资助项目负责人所在单位共有。

2. 2. 实验室开放基金资助研究取得的论文、专利、奖励、产品等成果，必须在研究成果中注明“陕西省人工结构功能材料与器件重点实验室开放基金资助”（supported by “ the Fundamental Research Funds of Shaanxi Key Laboratory of Artificially-Structured Functional Materials and Devices ”）及项目编号。

3. 3. 开放基金在结题验收时应取得至少1项本指南规定的成果：发表1篇SCI期刊论文；2篇本专业领域中文核心期刊论文；1项授权国家发明专利。

四、申报要求

1. 1. 申请人应对所提交申请材料的真实性、合法性负责。

2. 2. 申请人申请的研究内容已获得其他渠道或项目资助的，应当在申请材料中说明资助情况以及与本项目的关系和区别。

3. 3. 课题申请获批后，申请人应与重点实验室签订合同书，按合同书约定进行工作。

4. 4. 本实验室有权对资助课题的工作进展情况定期进行检查，以便及时调整、改进工作。在规定的课题执行期间，承担者不得无故中断研究工作或延长工作期限。

5. 5. 申请人认真填写《重点实验室开放基金申请书》，申请书采用统一格式，在附件下载。

6. 6. 申请人请于2024年12月25日前，将申请书电子文档发至afmd_lab@163.com。申请书不规范，不予评审；纸质版材料递交时间另行通知。

五、联系方式

联 系 人：王老师 联系电话：15929317902

联系邮箱：afmd_lab@163.com

通讯地址：陕西西安市灞桥区长乐东路甲字1号，710051

陕西省人工结构功能材料与器件重点实验室

（空军工程大学基础部代章）

2024年11月15日

陕西省人工结构功能材料与器件重点实验室2024年度开放基金项目研究指南

一、资助方向

本年度主要围绕人工结构功能材料与器件的理论与设计、隐身与电磁屏蔽材料技术、天线与天线罩技术、微波器件与传感器技术等主题开展申请。申请方向应与如下内容具有关联性。

方向1：人工结构功能材料的理论与设计

面向人工结构功能材料设计的新型基材研究；人工结构功能材料的计算机辅助快速优化设计方法与大规模计算方法研究；人工结构功能材料的制备工艺与测试方法研究；微波/THz/红外频段多物理场耦合智能人工结构功能材料的色散调控理论及新原理功能器件设计。

方向2：隐身与电磁屏蔽材料技术

基于人工结构功能材料的高温隐身材料与结构；基于人工结构功能材料的高功率电磁防护材料；基于人工结构功能材料的多频谱隐身材料与结构；基于人工结构功能材料的新型伪装技术；基于人工结构功能材料的电磁屏蔽材料与电磁兼容技术。

方向3：天线与天线罩技术

基于人工结构功能材料的新型高性能（小型化、低RCS、可重构、滤波、超宽带、共孔径等）天线设计技术；基于人工结构功能材料的隐身天线罩设计技术；射频孔径低RCS腔体布局设计技术、低RCS测试载体设计技术与制造工艺。

方向4：微波器件与传感器技术

基于人工结构功能材料的新型微波器件设计技术；基于人工结构功能材料的非互易器件设计技术；基于超材料/可调介电薄膜/人工表面等离激元的移相传输线与移相阵列设计技术；基于超表面的柔性电磁辐射智能感知传感器阵列的设计与优化技术。

二、优先资助研究课题

1.自供电无尾有源可调超表面隐身技术

研究目标与主要内容：

有源可调超表面因其集成了PIN二极管、变容二极管、MEMS开关、三极管等有源微波控制器件，可根据外部环境需求对电磁波进行实时动态的调控，在反雷达波侦查的军事隐身领域有着重要的应用价值。但目前的有源可调超表面需要外接直流电源驱动工作，通过直流偏置网络才能实现对有源器件的有效控制，这根外接的电源线就像尾巴一样，极大的束缚了有源可调超表面的应用，尤其是在一些电力匮乏的特殊应用场景，如峡谷，荒漠，山区等无人值守区域。纳米发电机可以对环境中离散的“高熵机械能”进行收集并将其转化成电能，具有制作成本低，结构多样化，环境适应性强，输出电压高等特点。基于此，将纳米发电机与有源可调超表面进行整合集成，开发出自供电的“无尾”有源可调超表面隐身技术，将为特殊应用场景下反雷达波侦查提供解决方案。

主要技术指标：

（1）有源可调超表面工作频段：X波段（通过电压调控实现对X波段电磁波的动态吸收，平均吸波效率≥90%）；

（2）纳米发电机模块可输出直流电压≥20 V；

（3）纳米发电机模块尺寸：长×宽×厚≤30 cm×30 cm×5 cm；

（4）纳米发电机驱动模式：低频振动机械能、风能等。

2.蜂窝填充增强电磁超材料宽带吸波及力学承载特性研究

研究目标与主要内容：

在穿透敌方多频段雷达防护网的过程中，飞行器的隐身性能成为决定其生存能力的关键因素。现有拓宽隐身带宽的手段都不可避免的带来飞机重量大幅增加，这就导致飞机的有效载荷急剧下降，同时隐身涂层易脱落、易腐蚀的特性使其维护保养难度大、维护成本高昂。传统吸波蜂窝作为一种常用的结构吸波材料，其吸波频段主要集中在X和Ku波段，要提高低频吸波性能则需增加吸波浆料浸渍量，同样会导致结构质量大幅增加。复合电磁隐身超材料有望拓宽传统吸波蜂窝低频吸波带宽，在满足宽带隐身需求的基础上，实现结构的轻量化和力学承载性能的提升，降低隐身结构的重量、降低维护保养难度和维修成本，提高飞行器的作战效能。

主要技术指标：

（1）工作带宽：覆盖S、C和X频段，平均吸波效率≥90%；

（2）结构尺寸：结构厚度≤22 mm；

（3）结构密度：面密度≤8kg/m2；

（4）准静态压缩强度比吸波蜂窝提高50%以上。

3.高磁导率低频合金吸波剂及其耐温吸波涂层研究

研究目标与主要内容：

低频和耐温是当前吸波涂层面临的两大挑战，严重制约了装备发动机部位在超视距雷达中的隐身能力。针对该问题，研究合金元素对晶相转变、晶粒尺寸稳定性及电磁性能的影响规律，发展共振频率在P/L/S波段的新型吸波剂粒子，突破纳米磁畴结构对磁共振的调控原理和方法，发展畴壁共振/自然共振/亚磁畴壁共振多重复合方法提高吸波剂磁导率，研制高磁导率FeCo基低频吸波剂。在上述基础上，进一步研究吸波剂与耐温基体的界面增强方法，发展高性能耐温低频吸波涂层。

主要技术指标：

（1）涂层厚度1 mm，面密度≤3.5 kg/m2;

（2）垂直反射率：≤-4dB@2-4 GHz（根据GJB2038A-2011测试）；

（3）涂层室温附着力：≥8 MPa；

（4）耐温性能：涂层在300℃保温100 h后，涂层完好，附着力≥6 MPa。

4.基于人工表面等离激元多模式复用漏波天线研究

研究目标与主要内容：

人工表面等离激元凭借其亚波长特性、慢波效应和场局域性等特点，在天线的小型化、串扰抑制、工作带宽扩展和扫描角提升等方面展现出显著的优势。但是传统的人工表面等离激元天线由于对表面波的局域性质和受到截止频率的影响，往往只能提供单一的工作频段，针对上述问题，本工作提出了一种调制的人工表面等离激元结构，使其能够实现双频段工作的机制。并且针对空间信道资源不足和频谱信道资源匮乏的问题，开展具备连续波束扫描（frequency scanning）和电磁波轨道角动量（orbital angular momentum）双功能的小型化人工表面等离激元天线技术研究，突破受限空间天线定向性低、频谱资源利用率低、设计结构系统复杂、工作频段单一等问题。

主要技术指标：

（1）工作频段：C、Ku波段 13.5-32 GHz（F-S mode）

（2）频率扫描模式角度：-90°~ +30°

（3）平均增益：≥11 dBi（F-S mode），≥7 dBi（OAM mode）

（4）辐射效率：≥85％

5.极低剖面电磁超材料透镜多波束天线技术研究

研究目标与主要内容：

多波束天线在现代无线通信、感知等领域具有广泛的应用，该类天线可通过多馈源切换在单一辐射口面上激励多个具有不同指向的波束，可低成本实现空间复用，提高通信容量和感知效率。项目内容为研究极低剖面的多波束天线设计原理、设计方法，结合人工电磁周期结构拓展多波束天线扫描角度，同时进行天线剖面高度优化。开展多波束天线阵及其配套高速波束控制模块的关键技术研究，为高性能多波束天线的应用提供基础支撑。突破多波束天线波束扫描角度有限、剖面高、大角度扫描旁瓣及波束交叠恶化等技术难题。

主要技术指标：

（1）阵列波束扫描角度≥±50°；

（2）波束交叠≥-2.5 dB；

（3）旁瓣电平≤-12.5 dB；

（4）带内最大口面效率≥50%；

（5）阻抗匹配带宽≥5%；

（6）剖面高度：≤0.1λ。

6.基于人工表面等离激元的低副瓣波束扫描天线设计方法研究

研究目标与主要内容：

针对飞行平台对轻质化、可共形、抗干扰的新型蒙皮天线的特殊功能和性能的需求，围绕基于人工表面等离激元的辐射机理及其阻抗有源调控方法展开研究，为实现高性能、轻质化的蒙皮天线在运载平台上的一体化集成设计提供一种有效的技术手段，设计并加工低副瓣波束扫描天线样机，完成试验验证。

主要技术指标：

（1）天线扫描角度-45°到45°；

（2）副瓣电平：<-15dB；

（3）阵列增益：>10 dB；

（4）工作频段X波段；

（5）天线剖面：<0.1λ0；

7.天线罩相位匹配技术研究

研究目标与主要内容：

天线罩是装备平台射频系统的重要组成部分，是射频系统的最前端，其插入相移对整个射频系统的探测精度有着巨大影响，尤其对具有大工作角域的探测系统。针对天线罩在大入射角下插入相移变化剧烈的现实问题，基于人工结构功能材料理论与技术，开展天线罩相位匹配技术研究，提出具有使用价值的设计方法，改善天线罩在宽入射角下的插入相移，建立仿真模型，进行原理验证。

主要技术指标：

（1）匹配层工作在Ku波段，工作带宽不低于2GHz；

（2）加载匹配层后天线罩在±70°角域内单程透过率不低于80%，插入相移≤15°。

8.相控阵天线匹配层技术研究

研究目标与主要内容：

相控阵天线广泛应用于军事雷达、电子信息对抗和卫星通信等领域，宽带宽角相控阵能够实现高速率信息传输和大范围波束覆盖，有效提高系统的性能。但是传统相控阵天线受到单元天线间的互耦效应以及馈电相差等因素，难以实现宽带宽角扫描性能，通常在±60°角域扫描时，增益会下降约3dB，极大限制了相控阵天线的发展与应用。针对相控阵天线宽带宽角扫描的现实需求，基于人工结构功能材料，开展相控阵天线匹配层技术研究，提出具有使用价值的设计方法，改善天线阵在宽带宽角扫描性能，建立仿真模型，进行原理验证。

主要技术指标：

（1）相控阵天线工作在Ku波段，工作带宽不低于1.5GHz；

（2）在工作频带内，加载匹配层后天线阵±60°入射角域内增益提升不低于0.5dB。