研究背景
研究聚焦含能复合材料在服役条件下由界面失效主导的性能瓶颈问题，系统总结并框架化了界面涂层工程实现力学稳健性与热稳定性协同调控的设计策略。系统揭示了涂层结构对力-热性能耦合行为的调控机理，在此基础上构建了“材料-微结构-工艺-表征-模型-AI”系统化研究框架。这不仅可以为高安全性、高可靠性材料的设计提供理论依据与工程路径，也有望推动材料从经验优化向可预测、可设计、智能化的跨尺度工程范式转变。
研究亮点
含能材料的发展经历了从黑火药、单一化合物分子炸药到杂环高能炸药，再到含能复合材料的演进过程（如图1）。随着现代武器系统对安全性、可靠性和结构完整性的要求不断提高，含能复合材料逐渐成为研究重点，其核心设计目标在于安全与性能协同发展。
图1 含能材料发展历程与应用场景概览：四个历史阶段及典型应用
然而，在高固含量体系中，大量颗粒与基体界面会显著增加界面区域比例，如图2所示，颗粒间距减小、界面缺陷增多以及界面应力集中等问题会导致微裂纹和界面脱粘，从而削弱材料的力学性能和热传导能力。
图2 含能复合材料在不同固含量条件下的界面结构变化示意图
为解决上述问题，界面涂层工程被提出作为一种重要调控策略。如图3、表1所示，界面涂层可以通过增强界面结合强度、优化应力传递路径以及调控声子传输过程，降低界面热阻并缓解热膨胀失配，从而实现力学性能与热学性能的协同调控。
图3 界面微结构对力-热性能影响机制示意图
表1 含能复合材料力-热性能界面涂层协同调控实例及协同水平
在此基础上，未来研究可以进一步结合先进制造技术与人工智能方法构建智能化设计框架，如图4所示，通过建立材料数据库、机器学习模型与多目标优化算法，实现界面结构参数的快速筛选与性能预测，并形成“数据-模型-制造-验证”的闭环设计体系，从而推动含能复合材料从经验优化向可预测、可设计的智能化材料工程范式转变。
图4 含能复合材料未来发展构想示意图
未来展望
文章系统梳理了界面涂层工程在含能复合材料力学-热学性能协同调控中的跨尺度作用机理，并构建了系统化研究框架，为多性能耦合条件下的协同优化提供了系统化设计策略。在如今数智时代的大背景下，文章内容相辅相成， 有助于推动含能复合材料从传统经验优化向可预测、可设计的界面工程范式发展，并为国防安全、航空航天推进系统等领域高安全性与高可靠性材料的设计提供理论依据和技术路径。
论文第一作者为南京航空航天大学航空学院博士生曾鑫，卢天健教授为通讯作者，研究工作得到国家自然科学基金、江苏省科技计划、航空航天结构力学及控制全国重点实验室(南京航空航天大学)自主研究课题、江苏省研究生科研与实践创新计划等项目资助。
原文链接：
https://lxjz.cstam.org.cn/cn/article/doi/10.6052/1000-0992-25-040?sessionid=
