吸波材料的研究进展
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高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究一、本文概述随着科技的快速发展,电磁波的应用日益广泛,但电磁污染问题也日益严重。
电磁波不仅会对人体健康产生潜在威胁,还会干扰电子设备的正常运行,影响信息安全。
因此,研究和开发高性能的电磁屏蔽及吸波材料,对于减少电磁污染、保护人体健康、保障信息安全具有重要意义。
本文旨在探讨高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究。
碳基材料因其独特的物理和化学性质,如高导电性、高热稳定性、轻质等,在电磁屏蔽和吸波领域具有广阔的应用前景。
本文将从碳基材料的种类、性能优化、制备工艺等方面入手,深入探讨其在电磁屏蔽和吸波领域的应用现状及未来发展趋势。
本文将对碳基电磁屏蔽及吸波材料的种类进行详细介绍,包括碳纳米管、石墨烯、碳纤维等。
然后,通过对比实验和理论分析,探讨不同碳基材料的电磁屏蔽和吸波性能,为实际应用提供理论支持。
接着,本文将重点研究碳基材料的性能优化方法,如通过化学修饰、掺杂等手段提高材料的电磁性能。
本文还将关注碳基材料的制备工艺,探索低成本、高效率的制备方法,为实际应用提供技术支撑。
本文将展望碳基电磁屏蔽及吸波材料的未来发展趋势,探讨其在不同领域的应用前景,如航空航天、电子信息、生物医学等。
通过本文的研究,希望能为高性能碳基电磁屏蔽及吸波材料的研发和应用提供有益的参考和指导。
二、碳基电磁屏蔽及吸波材料的基础理论碳基电磁屏蔽及吸波材料的研究与应用,离不开对其基础理论的深入理解和探索。
这些基础理论主要包括电磁场理论、材料电磁性能以及电磁波与物质相互作用的原理。
电磁场理论是理解电磁波传播和与物质相互作用的基础。
在电磁场理论中,电磁波被视为电场和磁场相互激发并在空间中以一定速度传播的波动现象。
电磁波与物质的相互作用则主要取决于物质的电磁特性,如介电常数、磁导率等。
碳基材料由于其独特的电子结构和物理性质,展现出优异的电磁性能。
碳基材料中的电子具有较高的可动性,使其对电磁场具有良好的响应能力。
碳基材料如石墨烯、碳纳米管等具有特殊的电子结构和物理性质,如高导电性、高导热性等,使其在电磁屏蔽和吸波领域具有广阔的应用前景。
电磁波吸收材料的研究进展电磁波吸收材料是一种能够吸收和衰减电磁波的特殊材料,具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步,电磁波吸收材料的研究也取得了长足的进展。
本文将介绍电磁波吸收材料的概述、研究进展以及未来展望,以期为相关领域的研究提供一定的参考。
电磁波吸收材料是一种能够吸收和衰减电磁波的材料,具有以下特点:高吸收率:电磁波吸收材料能够最大限度地吸收电磁波,减少反射和散射。
宽频带吸收:一些电磁波吸收材料可以吸收不同频率的电磁波,具有较宽的频带。
薄型和轻量化:电磁波吸收材料一般较薄,重量轻,有利于减小设备的体积和重量。
高温稳定性:一些电磁波吸收材料可以在高温下保持稳定的性能,适用于高温环境。
目前,电磁波吸收材料面临着一些问题和挑战,如吸收频带窄、吸收效率低、稳定性差等。
随着科技的不断进步,研究者们不断探索新的制备方法和材料体系,以提高电磁波吸收材料的性能。
电磁波吸收材料的研究进展可以从以下几个方面进行描述:制备方法:目前,电磁波吸收材料的制备方法主要包括溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、真空蒸发法等。
其中,溶胶-凝胶法最为常用,通过控制溶液的pH值和温度等因素,可以制备出具有优良性能的电磁波吸收材料。
材料性能的评价方法:电磁波吸收材料的性能评价主要包括吸波性能、频带宽度、厚度、重量、稳定性等方面。
这些评价方法可以通过实际测量和数值模拟等方法获得。
应用情况:电磁波吸收材料在军事、航空航天、无线通信等领域有着广泛的应用。
例如,在军事领域中,电磁波吸收材料可以用于隐身技术,减少设备的雷达反射面积,提高作战能力在航空航天领域,电磁波吸收材料可以用于卫星通信和导航系统,提高通信和导航的精度和可靠性。
在无线通信领域,电磁波吸收材料可以用于降低信号干扰和提升通信质量。
电磁波吸收材料的研究将继续朝着高效化、宽频带、薄型化、轻量化、高温稳定性的方向发展。
未来的研究将更加注重探索新的材料体系和制备方法,以实现电磁波吸收材料的性能提升和应用领域的拓展。
柔性橡胶吸波材料的研究进展谢圣武,白骏烈,张 斌(北京橡胶工业研究设计院有限公司,北京 100143)摘要:概述柔性橡胶吸波材料吸波基本原理,重点介绍铁氧体系橡胶吸波材料、金属铁微粉系橡胶吸波材料、碳系橡胶吸波材料以及多层橡胶吸波材料的研究状况。
目前橡胶吸波材料的探索大多局限于实验室研究,橡胶吸波材料还未能成熟地进行工业化生产和应用,需要进一步探讨高温、低温、振动冲击等环境因素以及硫化体系和混炼工艺对橡胶吸波材料吸波性能的影响,开发能够吸收特定波长的橡胶吸波材料。
关键词:橡胶;吸波材料;吸波剂;吸波原理;吸波性能中图分类号:TQ336.9;TB34 文章编号:1000-890X(2020)07-0551-08文献标志码:A DOI:10.12136/j.issn.1000-890X.2020.07.0551随着科学技术的发展,电磁波无论是民用还是军用都十分普遍,电磁波给人类生活带来便利的同时也带来很多新的社会问题。
尤其是在军事武器装备和航空航天领域,雷达波干扰极易使装备系统混乱,导致战机和航天飞行器失去控制而偏离轨道甚至坠毁。
在国防领域的目标隐身方面,吸波隐身技术对于现代武器装备意义重大,是未来信息化战争中的重要手段,是攻防对抗双方取得战争优势的重要竞争点,也是新一代国防技术的重要标志。
橡胶吸波材料除了具有优良的吸波性能外,还具有柔软、密度小、弹性好、任意弯曲、可剪裁和使用方便等特点,受到很多研究人员的关注[1-3]。
应用领域不同,橡胶吸波材料基材也不同,硅橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶和三元乙丙橡胶等可以作为橡胶吸波材料的基材。
1 吸波材料的吸波基本原理吸波材料吸收电磁波的基本原理是有效吸收投射到材料表面的电磁波,并在材料内部将电磁波转换为热能或其他形式的能量,从而将电磁波损耗掉。
图1示出了单层平板吸波材料结构。
当电磁波入射到吸波材料表面时,其中大部分电磁波会进入材料内部,另一小部分则会被表面直接反射回自由空间中或在材料内部经过多次反射衰减之后二次反射到自由空间中,进入材料内部的电磁波与材料本身的分子结构以及电磁结构相互作用而逐渐衰减。
铁氧体吸波材料的研究进展物理科学与技术学院凝聚态物理罗衡102211013摘要:铁氧体吸波材料是既具有磁吸收的磁介质又具有电吸收的电介质,是性能极佳的一类吸波材料。
本文对铁氧体吸波材料的工作原理、研究进展作了系统的介绍,并指出了铁氧体吸波材料的发展趋势。
关键词:铁氧体吸波材料研究进展0 引言近年来,随着电磁技术的快速发展,电磁波辐射也越来越多的充斥于我们的生活空间,电磁波辐射已成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。
如电磁波辐射产生的电磁干扰(EMI)不仅会影响各种电子设备的正常运行,而且对身体健康也有危害。
在军事高科技领域,随着世界各国防御体系的探测、跟踪、攻击能力越来越强,陆,海、空各军兵种军事目标的生存力,突防能力日益受到严重威胁;作为提高武器系统生存、突防,尤其是纵深打击能力的有效手段之一的隐身技术,正逐渐成为集陆、海、空、天、电、磁五位一体之立体化现代战争中最重要、最有效的突防战术手段。
目前一般采用的手段是利用电磁屏蔽材料的技术,来进行抗电磁干扰和电磁兼容设计,但是屏蔽材料对电磁波有反射作用,可能造成二次电磁辐射污染和干扰,所以最好的解决办法是采用吸波材料技术,因为吸波材料可以将投射到它表面的电磁波能量吸收,并使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量消耗而不反射[1-3]。
用于隐身技术的雷达吸波材料已达十几种之多,与透波材料相比,吸波材料研究得更为成熟,其中应用较广的几类吸波材料有铁氧体、金属微粉、纳米吸波材料、导电高聚物和铁电吸波材料等。
在众多吸波材料中,磁性吸波材料具有明显优势,而且将是主要的研究对象。
磁性吸波材料主要包括铁氧体、超细金属粉、多晶铁纤维等几类。
其中金属吸收剂具有使用温度高、饱和磁化强度和磁损耗能力大等特点,但也存在一些自身的缺点:如频率展宽有一定难度,这主要是由于其磁损耗不够大,磁导率随频率的升高而降低比较慢的缘故;化学稳定性差;耐腐蚀性能不如铁氧体等[4];而对于铁氧体来说,除了具有吸收强、吸收频带宽、成本低廉、制备工艺简单等优点外,还因为具有较好的频率特性(其相对磁导率较大,而相对介电常较小),更适合制作匹配层,相对于高介电常数高磁导率的金属粉,在低频率拓宽频带方面,更具有良好的应用前景[5-8]。
磁性吸波材料的研究进展及展望王磊,朱保华(桂林电子科技大学材料科学与工程学院,广西桂林541004)摘要:综述了磁性吸波材料的研究现状;总结了铁氧体磁性吸波材料、金属微粉磁性吸波材料、多晶金属纤维磁性吸波材料和纳米磁性吸波材料的最新研究进展;指出了目前研究存在的一些问题。
通过对比发现,磁性吸波材料研究的主要趋势为尺度纳米化、结构复合化以及形貌纤维化。
不同损耗机制的复合化将是目前磁性吸波材料的重要发展方向。
关键词:吸波材料;铁氧体;金属微粉;多晶纤维;纳米材料中图分类号:T M25;TM27文献标志码:A文章编号:1671-8887(2011)02-0037-04Research Pro g ress and Pros p ectsof Ma g netic Absorbin g MaterialsW AN G Lei,Z H U Bao-hua(School o f M aterial s Sci ence and En g ineer in g,G uili n Universit yo f Electro ni c Science and T echnolo gy,Guil in541004,China)Abstract:The recent research st ate o n ma g net ic absorbin g m ateri al s w as reviewed.T he lat est p ro g r ess o f elect rom a g net ic w ave abso rbents in f er rit e,metal p ow der,p ol y cr y_ stall ine met al f ibers and nano_mat erials w as summari zed.Some def iciencies in curr ent re sear ch.w as p ointed o ut.B y com p arison,the main t rends of ma g neti c microw ave absorbent s were f or ward t o nano_scale,com p o si te str uctur e and f ibrous mo r p ho lo gy.T he com p osit e of dif f erent loss mechanism wil l be an im p o rt ant di rect ion o f microw ave absorbers.Ke y words:abso rbin g mat erials;f err it e;m et al p owder;p ol y cr y st alline f ibers;nano_mater ials1引言随着电子技术的飞速发展,人们日常生活中受到的电磁辐射不断增多;同时为适应现代战争的需要,隐身材料在武器中将被广泛应用,因此,吸波材料的研究具有重要的实用价值。
可调谐超材料吸波体的研究现状和发展趋势随着现代通信技术的不断发展和普及,无线通信设备的数量和种类越来越多,这些设备会产生大量的电磁辐射波,给人类健康和环境带来潜在的威胁。
为了减少电磁辐射波的危害,发展吸波材料成为当前的热点研究之一、其中,可调谐超材料吸波体作为一种具有优越性能和调控能力的吸波材料,得到了广泛的关注和研究。
可调谐超材料吸波体是指在外场控制下可以实现其电磁波吸波性能的调控的吸波材料。
这类材料通常由多层介质和导电层组成,通过调节外部电磁场或者磁场的作用,可以改变其吸波特性,实现对电磁波的有效吸收。
这种可调控性具有很大的应用前景,可以在军事领域、通信领域、医疗领域等多个领域发挥重要作用。
目前,可调谐超材料吸波体的研究取得了一系列重要进展。
首先,在材料选择上,研究人员已经利用金属纳米结构、磁性纳米颗粒、碳纳米管等新型材料,设计和合成了具有优越性能的吸波体。
这些材料具有较高的可调控性和较宽的工作波段,可以实现对不同频率和波长的电磁波的吸收。
其次,在构建方法上,研究人员采用了多层组合、复合结构和掺杂等技术,提高了材料的吸波性能,并且实现了对吸波体的形状和尺寸的精确控制。
最后,在性能测试方面,研究人员已经建立了一系列完备的测试平台和测试方法,可以对材料的吸波性能进行精确的测试和评估,为进一步优化和改进提供了重要的参考。
未来,可调谐超材料吸波体的发展将主要集中在以下几个方面。
首先,继续拓宽材料的选择范围,引入更多的新型材料和新领域的研究成果,为吸波体的性能提升和调控能力提供更多的可能性。
其次,继续优化材料的结构设计和制备工艺,提高材料的吸波性能和稳定性,为实际应用奠定更为坚实的基础。
最后,加强对吸波体的应用研究,探索各种领域和场景下的实际应用需求,推动吸波体技术的产业化和商业化进程。
总的来说,可调谐超材料吸波体作为一种具有巨大发展潜力的新型吸波材料,将在未来得到进一步的突破和应用。
随着研究人员的不断努力和技术的不断进步,相信可调谐超材料吸波体将为电磁辐射波的防护和调控提供更为有效的解决方案,为人类的健康和环境的保护做出更大的贡献。
电磁屏蔽与吸波材料的研究进展电磁屏蔽与吸波材料的研究进展摘要:阐述了研究电磁屏蔽材料和吸波材料的重要性,分析了电磁屏蔽与吸波材料的工作原理,综述了电磁屏蔽材料与吸波材料国内外研究进展与应用。
关键词:电磁屏蔽材料、吸波材料1引言随着科学技术和电子工业的发展,各种电子设备应用的日益增多,电磁波辐射已经成为一种新的社会公害。
电磁波辐射造成的电磁干扰不仅会影响各种电子设备的正常运转,而且对身体健康也有危害。
特别是塑料制品对传统金属材料的替代,电磁屏蔽技术就显得尤为重要了。
据估计,全世界电子电气设备由于电磁干扰发生故障,每年造成的经济损失高达几亿美元。
科学研究证实,人长期处于电磁波辐射环境中将严重损害身心健康。
目前广播电视发射塔的强电磁波辐射,城市电工、医疗射频设备附近的电磁辐射污染,移动电话的电磁波辐射等已经引起人们的广泛关注。
因此,世界上一些发达国家先后制定了电磁辐射的标准和规定,如美国联邦通讯委员会制定了抗电磁干扰法规(FCC法)和“Tempest”技术标准,其中“FCC”规定大于1000HZ的电子装置要求屏蔽保护,并持EMI/ RFI合格证才允许投放市场;我国在八十年代相继制定了《环境电磁波卫生标准》和《电磁辐射防护规定》等相关法规;国际无线电抗干扰特别委员会(CISPR)也制定了抗电磁干扰的CISPR的国际标准,供各国参照执行。
另外,现代高科技战争中的新型电子对抗技术,其核心之一是释放宽频率和波长的强电磁波来破坏对方军事设施中电子装备的遥测、遥感和遥控等功能,使对方的军事设施处于失控状态,达到突袭的目的。
吸波材料在军事隐身技术中有着广泛的应用,特别是美国U-2高空侦察机、B-2隐形轰炸机以及F-117和F-22隐形战斗机的出现,更是代表了吸波材料实际应用中的巨大成就。
由于电磁屏蔽与吸波材料在社会生活和国防建设中的重要作用,因而电磁屏蔽与吸波材料的研究开发成为人们日益关注的重要课题。
2电磁屏蔽和吸波材料的原理电磁屏蔽是指应用屏蔽技术限制电磁波从一侧空间向另一侧空间传播。
新型纳米吸波材料研究现状与进展前言:随着现代无线电技术和雷达探测技术的迅猛发展,飞行器探测系统的搜索和跟踪目标能力获得了很大提高,传统作战武器系统受到的威胁越来越严重,隐身技术作为提高武器系统生存、突防及纵深打击能力的有效手段,已经成为各军事强国角逐军事高新技术的热点之一[1,2]。
吸波材料是实现武器装备隐身的重要手段,其开发和应用是隐身技术发展的重要内容。
近年来,国内外诸多学者在研究并改进传统的吸波材料的同时,对新型吸波材料进行了一些有益的探索,吸波材料的超细化成为目前国内外研究重点之一。
纳米材料是指材料的组份特征在纳米量级(1nm~100nm)的材料,纳米晶粒和由此产生的高浓度晶界是它的两个重要特征[3]。
纳米材料的独特结构使其具有量子尺寸效应、表面与界面效应、体积效应以及宏观量子隧道效应等,在光、电、磁等物理性质方面发生质变,不仅磁损耗增大,且兼具吸波、透波、偏振等多种功能。
因此,纳米吸波材料在具有良好吸波性能的同时,兼备了宽频带、兼容性好、质量轻、厚度薄等特点,是一种极具发展前途的隐身材料,美、俄、法、德、日等国都把纳米材料作为新一代吸波材料加以研究和探索[4]。
美国研制的一种“超黑粉”纳米吸波材料对雷达波的吸收率大于99%,该方面的研究正向覆盖厘米波、毫米波、红外、可见光频段的纳米复合材料扩展[5]。
法国研制的一种宽频吸波涂层由粘结剂和纳米级微屑填充材料构成,纳米级微屑由超薄无定型磁性薄层(厚3nm)及绝缘层(厚5nm)堆叠而成,绝缘层可以是碳或无机材料。
这种多层薄膜叠合的夹层结构材料具有很好的微波磁导率,在0.1~10GHz 宽频带内磁导率的实部和虚部均大于6;与粘结剂复合成的吸波涂层在50MHz~50GHz 频率范围表现出良好的吸波性能[6]。
1 纳米材料的吸波机理纳米吸波材料对电磁波,特别是高频电磁波具有优良的吸波性能,但其吸波机理相当复杂,国内外尚没有统一的观点,通常都是从普通纳米材料本身的性质出发,提出若干可能的吸波机理。
吸波材料的吸波原理及其研究进展张开庆(山东科技大学应用物理学2010-01 201001090134)摘要:介绍了吸波材料的重要性,阐述了吸波材料的吸波原理,综述了铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料及光学透明吸波材料近几年来的国内外研究进展及应用,最后指出,多频谱隐身材料和智能隐身材料是吸波材料中两个最主要的发展方向。
关键词:吸波材料;吸波原理;进展Absorbing Mechanism and Progress of Wave-absorbingMaterialsZhang Kai-qing(Shandong university of science and technology college of science, Applied physics class level 2010-01) Abstract:The sign if icance of wave-absorbing materials was explained. The absorbing mechanism indifferent conditions, the species and the characteristics of general wave-absorbing materials were introduced. The recent progress and application of ferrite material, surperfine metal powders, nanam eter absorbing material and optics transparent absorbing materials were reviewed. Finally points out that the multiple spectra and intelligent stealth materials are tow most essential developing trends for radar wave absorbing materials.Key words: wave-absorbing materials; wave-absorbing mechanism; progress随着现代科技技术尤其是电子工业技术的高速发展,不同频率的电磁辐射充斥着人们的生活空间,破坏了人类良好的生态环境,造成了严重的电磁污染。
纳米吸波材料产业发展趋势纳米吸波材料是一种具有高效吸波性能和广泛应用前景的新型材料。
随着无线通信、雷达和电磁干扰等领域的快速发展,对高性能吸波材料的需求越来越大。
纳米吸波材料由于其优异的电磁波吸收性能,成为了吸波材料研究的热点领域。
本文将从纳米吸波材料的基本原理、研究进展和应用前景等方面进行探讨,展望纳米吸波材料产业的发展趋势。
一、纳米吸波材料的基本原理纳米吸波材料是一种能够在高频段吸收电磁波的材料。
其基本原理是通过材料的微观结构设计和材料特性调控,使其能够有效地吸收电磁波并将其转化为热能。
纳米吸波材料的电磁波吸收性能与其微观结构和成分密切相关。
常见的纳米吸波材料包括纳米粒子、纳米线、纳米片、纳米孔等。
纳米吸波材料的电磁波吸收性能受多种因素影响,包括材料的电导率、磁导率、介电常数等。
通过调控材料的成分、形貌和结构等方面的参数,可以实现对纳米吸波材料电磁波吸收性能的调控。
近年来,随着纳米技术和材料科学的发展,研究者们在纳米吸波材料的制备和性能调控方面取得了许多重要进展。
二、纳米吸波材料的研究进展1. 材料的制备方法制备纳米吸波材料的方法多种多样,包括溶剂热法、溶胶-凝胶法、电化学沉积法等。
其中溶剂热法是一种常用的纳米吸波材料制备方法。
该方法通过溶剂的热分解或还原作用,将金属盐或金属有机化合物转化为纳米颗粒。
通过控制制备条件,可以得到不同尺寸、形貌和成分的纳米吸波材料。
2. 材料的性能调控纳米吸波材料的性能调控是纳米材料研究的重要内容之一。
通过调控材料的成分、形貌和结构等方面的参数,可以有效地改善纳米吸波材料的吸波性能。
例如,采用合适的合成方法和条件,可以制备出具有一定饱和吸波频率和带宽的纳米吸波材料。
此外,通过引入金属或非金属元素的掺杂或合金化,可以实现对纳米吸波材料电磁波吸收性能的调控。
3. 材料的应用研究纳米吸波材料的应用领域广泛,包括无线通信、雷达、电磁干扰等。
近年来,随着无线通信技术的快速发展,对高性能吸波材料的需求越来越大。
科技论坛雷达吸波材料研究进展伊翠云(哈尔滨玻璃钢研究院,黑龙江哈尔滨150036)人类对吸波材料的研究始于二战期间,西方国家为实现军事领先,投入巨资研究吸波材料,其目的是最大限度地减少或消除雷达、红外等对目标的探测特征,也就是所谓的隐身技术。
吸波材料的发展和应用是隐身技术发展的关键因素之一,其研究日趋火热。
1吸波机理及吸波途径的研究电磁波与介质相互作用的重要参数为介电常数ε和磁导率μ。
在一般情况下,介电常数ε和磁导率μ具有复数性质:式中和分别为吸波材料在电场或磁场作用下产生的极化和磁化强度的变量。
损耗因子为:tanδ可由下式表示:可见:随和的增大而增大。
设计吸波材料除了要尽可能提高损耗外,还要考虑另一关键因素即波阻抗匹配问题,使介质表面对电磁波的反射系数为0,电磁波入射到介质表面能最大限度地透入介质进而被吸收。
由电磁理论可知,垂直入射介质时:其中E为电场强度;H为磁场强度。
当Z2=Z1时,称波阻抗匹配,γ=0,接近于全吸收。
2吸波材料国内外研究进展目前国内外研究与应用较多的吸波材料有以下几种。
2.1铁氧体吸波材料铁氧体吸波材料是研究比较多也比较成熟的吸波材料。
由于其具有吸收强,频带较宽,成本低,在高频下有较高的磁导率,电阻比较大,电磁波易进人并快速衰减,被广泛地应用在雷达吸波材料领域中。
除1981年日本杉本光男制得非晶结构的铁氧体外,铁氧体按晶体结构分类,主要有六角晶系磁铅石型、立方晶系尖晶石型和石榴石型3大类型。
目前用于电磁波吸收剂的铁氧体主要是尖晶石型和磁铅石型铁氧体2种类型。
铁氧体对电磁波的吸收包括介电性和磁性两方面的原理,一般认为工作在微波频段的铁氧体吸收剂产生损耗的机制主要是剩余损耗中的自然共振。
铁氧体微波吸收剂的纳米化是很有前途的新兴隐身材料研究领域。
国内外均对此进行了一定的研究,并取得了一定的研究成果[1-3]。
2.2碳纤维吸波材料碳纤维是由有机纤维或低分子烃气体原料加热所形成的纤维状碳材料,是不完全的石墨结晶沿纤维轴向排列的物质,其碳含量在90%以上。