碳纤维复合材料优异的力学性能使其在航空领域得到广泛应用，但是其较低的导电性能使其严重受到雷电冲击的威胁。目前工业界主要采用铜网进行复合材料的雷击防护，但是铜网防护会带来结构增重、层间脱粘、电镀腐蚀、维护成本高等问题。
近日，华中科技大学和四川大学的研究团队在《Aerospace Science and Technology》发表了一项最新研究成果，论文标题为“Lightning strike damage suppression property of CFRP composite coated via an EGaIn liquid metal/graphite coating”。该论文研究了一种基于镓铟液态金属（EGaIn liquid metal）/石墨涂层的新型雷击防护方法，能够显著抑制碳纤维复合材料的雷击损伤。论文第一作者为华中科技大学航空航天学院郭家齐、四川大学高分子科学与工程学院刘逸非，通讯作者为华中科技大学航空航天学院李毅超副教授，论文主要作者还包括四川大学高分子科学与工程学院王宇研究员、傅雪薇副研究员等。
该研究将EGaIn液态金属分别人造石墨或片状石墨混合制备得到两种涂层，并将涂层均匀涂覆于[45/0/-45/90]s和[0/90]2s铺层碳纤维层合板表面，研究涂层在100kA标准雷电冲击下的防护效果，并与铜网防护组及未防护组进行对比研究。
图 1. 复合材料层合板及涂层的制作
研究过程中对实验样件开展了多种表征和测试工作，包括对涂层电阻率的测量与微观形貌标征，对雷击样品的表面与内部损伤分析，对测试实验样件雷击后前后的压缩强度的测量等。
图2. 涂层1 (a) (b)和涂层2 (c) (d)的SEM图像
图3. [45/0/-45/90]s (a) (b)和[0/90]2s (c) (d)铺层下的原始、铜网、涂层1、涂层2层合板雷击后表面与内部损伤
图4. 铜网覆盖样品雷击后 (a1)-(a4)、涂层1雷击前 (b1)-(b4) 后 (c1)-(c4)、涂层2雷击前 (d1)-(d4) 后 (e1)-(e4) 微观损伤形貌
研究结果表明，两种涂层分布均匀，导电特性与铜网接近，而面密度仅为铜网的44%和11%，厚度仅为铜网的3%。涂层对雷电有良好的防护效果，显著降低了碳纤维层合板的表面和内部雷击损伤面积。对于[45/0/45/90]s和[0/90]2s层压板，涂层1和涂层2可分别降低60%和73%、63%和80%的表面损伤面积，以及77%和76%、68%和80%的内部分层损伤面积。同时，涂层1和涂层2显著提高了碳纤维层合板的雷击后剩余压缩性能，对于[45/0/45/90]s样件，剩余压缩强度从88.1 %分别提升至96.1%和92.8%；对于[0/90]2s层压板，剩余压缩强度从83.9%分别提升至92.1%和90.1%，接近铜网的雷击防护性能。
图5. [45/0/-45/90]s (a)和[0/90]2s (b)铺层下的原始、铜网、涂层1、涂层2层合板雷击后压缩强度 (CAL)
图6. 涂层综合性能分析
该论文提出了一种基于镓铟液态金属/石墨的新型涂层材料，将其应用于航空复合材料的雷击防护。研究表明，该涂层表现出接近铜网的优异防雷击性能，同时其重量与厚度较铜网有较大幅度的降低，为下一代轻量化航空复合材料的雷击防护方法提供了新途径。
原始文献：
Guo J, Liu Y, Fu S, Ma X, Fu X, Wang Y, Xiong Y, Liang J, Hao L, Jin P, Li Y. Lightning strike damage suppression property of CFRP composite coated via an EGaIn liquid metal/graphite coating[J]. Aerospace Science and Technology, 2026, 168: 110969.
原文链接：
https:///10.1016/j.ast.2025.110969