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碳纤维吸波材料的研究进展吴红焕,王晓艳,张 玲,朱冬梅,周万城(西北工业大学凝固技术国家重点实验室,西安710072) 摘要 通过对碳纤维在复合材料中吸波性能的研究,得出通过控制碳纤维的长度和含量,以及采用化学掺杂或异型截面是得到频带宽、厚度薄、质量轻、吸收强结构吸波材料的有效方法,同时大力开展螺旋碳纤维和碳纳米管的研究是加快进展的新方向。
关键词 碳纤维 吸波材料 碳纳米管 化学掺杂中图分类号:TQ342+.742 文献标识码:APresent Development of Absorbing Composites Containing C arbon Fibers WU Honghuan,WAN G Xiaoyan,ZHAN G Ling,ZHU Dongmei,ZHOU Wancheng (State Key Laboratory of Solidification Processing,Northwestern Polytechnical University,Xi’an710072)Abstract The characteristic and transforming methods of short carbon fibers are discussed in this paper,in2 cluding additive lengths,contents,adulteration and non2circular section.Controlling the length and content of carbon fibers and exploiting adulteration and non2circular section are effective methods to get“wide,thin,light,strong”structure absorbing materials.At the same time,coiled carbon fibers and carbon nano2pipes are the new direction to ac2 celerate development.K ey w ords carbon fiber,absorbing material,CN Ts,chemical adulteration0 前言雷达吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波,并将电磁能转换成热能而耗散掉,或使电磁波因干涉相消的一类材料。
碳纤维复合材料的应用研究进展姜楠＜湖北大学材料科学与工程学院，武汉430062）摘要：本文概述了碳纤维复合材料vCFRP）的性能特点和应用研究进展。
简要介绍了碳纤维复合材料在大飞机制造业，深海油气田，非织造设备等方面的应用情况，碳纤维复合材料湿热性能和抗氧化烧蚀技术的研究进展以及国内外的研究状况。
关键词：碳纤维复合材料大飞机深海油气田非织造设备湿热性能抗氧化烧蚀技术应用研究1前言碳纤维复合材料＜CFRP）自20世纪50年代面世以来就主要用于军工，航天，航空等尖端科学技术领域，其高强、高模、轻质、耐热、抗腐蚀等独特的性能使其在飞机、火箭、导弹、人造卫星等方面发挥了巨大作用。
随着CFRP材料性能的不断完善和提高，其优越的性能逐步被认可及价格的大幅度下降，使得它在民用工业上的应用逐步扩大，目前在土木建筑、纺织、石油工业、医疗机械、汽车工业等领域得到了广泛应用。
2CFRP材料的性能特点碳纤维是由碳元素组成的一种高性能增强纤维。
其最高强度已达7000MPa ，最高弹性模量达900GPa,而其密度约为1.8~2.1g/cm3,并具有低热膨胀、高导热、耐磨、耐高温等优异性能，是一种很有发展前景的高性能纤维。
碳纤维由高度取向的石墨片层组成，并有明显的各向异性，沿纤维轴向，强度高、模量高，而横向性能差，其强度和模量都很低。
因此在使用时，主要应用碳纤维在轴向的高性能。
[1-2]碳纤维是黑色有光泽，柔软的细丝。
单纤维直径为5~10pm，一般以数百根至一万根碳纤维组成的束丝供使用。
由于原料和热处理工艺不同，碳纤维的品种很多。
高强度型碳纤维的密度约为 1.8g/cm3,而高模量和超高模量的碳纤维密度约为1.85~2.1g/cm3。
碳纤维具有优异的力学性能和物理化学性能。
碳纤维的另一特征是热膨胀系数小，其热膨胀系数与石墨片层取向和石墨化程度有密切的关系。
碳纤维具有优异的耐热和耐腐蚀性能。
在惰性气氛下碳纤维热稳定性好，在2000C的高温下仍能保持良好的力学性能；但在氧化氛围下超过450C碳纤维将被氧化，使其力学性能下降。
吸波超材料研究进展一、本文概述随着现代科技的不断进步，电磁波在通信、雷达、军事等领域的应用日益广泛，然而，电磁波的散射和干扰问题也随之凸显出来。
为了有效地解决这一问题，吸波超材料应运而生。
吸波超材料作为一种具有特殊电磁性能的人工复合材料，能够实现对电磁波的高效吸收，因此在隐身技术、电磁兼容、电磁防护等领域具有广阔的应用前景。
本文旨在综述吸波超材料的研究进展，包括其基本原理、设计方法、制备工艺以及应用现状等方面。
将介绍吸波超材料的基本概念和电磁特性，阐述其吸波原理及影响因素。
然后，将综述近年来吸波超材料在结构设计、材料选择以及性能优化等方面的研究成果。
接着，将讨论吸波超材料的制备方法，包括传统的物理法和化学法以及新兴的3D打印技术等。
将展望吸波超材料在未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的综述，读者可以对吸波超材料的研究现状有全面的了解，并为进一步的研究和开发提供有益的参考。
二、吸波超材料的基本原理吸波超材料，作为一种人工设计的复合材料，其基本原理主要基于电磁波的干涉、散射、吸收和转换等物理过程。
吸波超材料通过特定的结构设计，能够有效地调控电磁波的传播行为，从而实现高效的电磁波吸收。
吸波超材料的设计往往采用亚波长结构，这种结构可以在微观尺度上调控电磁波的传播路径，使得电磁波在材料内部发生多次反射和干涉，从而增加电磁波与材料的相互作用时间，提高电磁波的吸收效率。
吸波超材料通常具有负的介电常数和负的磁导率，这使得电磁波在材料内部传播时，会经历与常规材料不同的物理过程。
当电磁波进入吸波超材料时，由于介电常数和磁导率的负值特性，电磁波的传播方向会受到调控，从而实现电磁波的高效吸收。
吸波超材料还可以通过引入损耗机制，如电阻损耗、介电损耗和磁损耗等，将电磁波的能量转化为其他形式的能量，如热能，从而实现电磁波的衰减和吸收。
这种损耗机制的设计对于提高吸波超材料的吸收性能至关重要。
吸波超材料的基本原理是通过调控电磁波的传播路径、改变电磁波的传播方向以及引入损耗机制，实现电磁波的高效吸收。
《MIL-88A衍生碳基复合材料的电磁参数调控研究》一、引言随着现代电子技术的飞速发展，电磁波在通信、雷达、电磁防护等领域的应用日益广泛。
因此，对材料电磁参数的调控成为了研究的热点。
MIL-88A作为一种高性能的复合材料，具有优异的物理和化学性能，特别是在电磁波的调控方面表现出巨大的潜力。
本文旨在研究MIL-88A衍生碳基复合材料的电磁参数调控，以期为相关领域的应用提供理论支持。
二、MIL-88A衍生碳基复合材料MIL-88A是一种多孔的金属有机骨架（MOF）材料，具有良好的化学稳定性和较高的比表面积。
通过适当的热解或化学处理，可以将其转化为碳基复合材料。
这种衍生碳基复合材料不仅保持了MIL-88A的原有结构，还具有优异的导电性和电磁性能。
三、电磁参数调控研究（一）研究方法本研究采用多种方法对MIL-88A衍生碳基复合材料的电磁参数进行调控。
首先，通过改变热解温度和时间，调整材料的微观结构和导电性能。
其次，引入其他类型的掺杂剂或填充物，以进一步改善材料的电磁性能。
此外，还通过理论计算和模拟分析，探讨不同结构对电磁参数的影响。
（二）实验过程1. 制备MIL-88A衍生碳基复合材料：在特定的温度和时间下，对MIL-88A进行热解或化学处理，制备出不同结构和性能的碳基复合材料。
2. 电磁参数测试：利用矢量网络分析仪等设备，对制备出的碳基复合材料进行电磁参数测试，包括介电常数、磁导率等。
3. 性能分析：根据实验结果和理论计算，分析不同结构和制备条件对电磁参数的影响，探讨其内在机制。
（三）结果与讨论1. 实验结果：通过改变热解温度和时间，发现材料的介电常数和磁导率均有所变化。
同时，引入其他类型的掺杂剂或填充物也可以进一步改善材料的电磁性能。
2. 结果讨论：结合理论计算和模拟分析，探讨不同结构对电磁参数的影响机制。
例如，较高的热解温度和较长的热解时间有助于形成更为发达的孔隙结构，从而提高材料的比表面积和导电性能；而掺杂剂或填充物的引入可以改变材料的电子结构和能级分布，进一步优化其电磁性能。
聚酰亚胺树脂基吸波复合材料的制备及性能研究结构功能一体化已经成为当今材料科学与技术发展的主要方向,特别是对于吸波材料来说。
实现吸波材料―薄、宽、轻、强‖目标同时兼具良好耐温性已经成为新型吸波材料的必然发展趋势。
本文以耐高温聚酰亚胺树脂作为基体,碳化硅纤维(SiCf)作为增强体,炭黑(CB)、碳纳米管(CNT)、石墨烯(GNP)和Ti3SiC2为吸收剂,通过热压法制备吸波复合材料。
研究了吸收剂/聚酰亚胺吸波复合材料,SiCf/聚酰亚胺吸波复合材料的微观结构、力学性能以及复合材料在X波段(8.2~12.4)内介电和吸波性能。
本文的主要研究内容和结果如下:通过对树脂预聚体固化动力学的分析,得到了聚酰亚胺树脂预聚体反应的特征温度和固化动力学模型,固化反应的活化能为99.8KJ/mol,固化反应基本为一级反应。
通过热-红外技术分析检测理论上聚酰亚胺树脂在高温过程中的分解产物,揭示了聚酰亚胺树脂在高温下的分解过程。
分别以CB、CNT、CB/CNT和Ti3SiC2为吸收剂制备了吸收剂/聚酰亚胺吸波复合材料。
对于CB/聚酰亚胺复合材料,复合材料介电常数的实部和虚部都随着CB含量的增加而增加,力学性能随着CB含量的增加先增加后降低。
当CB含量为6wt%,复合材料具有最佳的吸波效果;对于CNT/聚酰亚胺复合材料和CB/CNT/聚酰亚胺复合材料,复合材料的复介电常数随着吸收剂含量的增加而增加,随着温度的升高而逐步增大。
当CNT或CB/CNT的含量为5wt%,复合材料具有最优的吸波性能。
CB取代部分的CNT可以提高复合材料的介电常数,同时并不降低复合材料的力学性能;对于Ti3SiC2/聚酰亚胺复合材料,复合材料的复介电常数,力学性能随着吸收剂含量的增加而增加,高温介电常数随着测试温度升高而逐步增大。
研究了制备工艺对塞利菲碳化硅纤维(SLFSiCf)增强聚酰亚胺复合材料力学性能的影响:具体包括纤维表面状态、施加压力大小、加压温度点的选择和后固化温度,时间。
羰基铁—镍锌铁氧体复合体的吸波性能研究吸波材料为隐身技术的核心，是成为集海，陆，空的立体化战争中,各军事大国最备受关注的材料，而羰基铁和镍锌铁氧体因其具有优异的电磁学性能，成为隐身技术中主导的材料。
由于单一的材料很难在较宽的频谱范围内，满足优异的微波吸收性能，故通过材料多元的复合或结构上的复合，来调节复合体的电磁参数。
本实验主要研究羰基铁-镍锌铁氧体的复合体性能研究。
按照特定的化学计量配比，采用溶胶凝胶法制备一定质量的镍锌铁氧体前驱物,经烘箱干燥后，在700C 管式炉中烧结，同时保温2h ，得到纳米镍锌铁氧体颗粒。
利用XRD,SEM ，VSM 对得到的纳米颗粒粉体进行结构分析，形貌表征，和磁性测量，得到了具有尖晶石结构的镍锌铁氧体4265.035.0O Fe Zn Ni 纳米颗粒，其颗粒尺寸大小分布均匀，即平均粒度为65nm 的纳米粉体。
利用超声波清洗仪，将不同体积比列的羰基铁和镍锌铁氧体进行超声分散均匀，制备得到均匀的羰基铁-镍锌铁氧体的混合物的复合体，后掺杂10%体积的pvp ，作为颗粒物的粘结剂，在研钵中进行研磨，混合均匀，得到具有一定可塑性的羰基铁-镍锌铁氧体的混合物粉体。
后进行模压成型，得到环状且厚度很薄的复合体样品，利用矢量网络分析仪来测试复合体不同体积比例样品的电磁参数，如：介电常数，磁导率，复介电常数，复磁导率。
根据传输理论，得到各个体积比的羰基铁-镍锌铁氧体复合体的微波发射吸收曲线，探究其吸波性能。
最后证明，随着羰基铁的含量增加，其复合体的吸波性能有了较大的提升，同时其微波吸收频谱变宽，以及随着涂覆层厚度的增加，复合体样品的微波吸收峰向着低频移动。
1.1隐身技术及吸波原理隐身技术是在一定遥感探测环境中降低目标的可探测性, 使目标物体在一定波长范围内难以被发现的技术，而吸波材料即为隐身技术的核心，进而受到了各军事大国的高度重视，成为集海，陆，空的立体化战争中最重要的。
具有尖晶石结构镍锌铁氧体，本身具有高的磁化强度M ，高阻抗c R 、高的居里温度c T ，高电阻率，低损耗等特点，同时具有介电损耗和磁损耗双重特性，使其在(1-100MHz)频谱范围内应用最广，是一种性能优异的软磁铁氧体材料，软磁材料在变压器、磁记录材料、微波吸收材料等磁性材料的研究领域和发展前景中有着重要的地位。
碳纤维及碳纳米材料改性水泥基材料电磁屏蔽及吸波性能研究进展目录1. 内容描述 (2)1.1 水泥基材料的电磁性能劣势及改性思路 (2)1.2 碳纤维及碳纳米材料在电磁波屏蔽与吸波领域的应用潜力..41.3 工作重点及研究价值 (5)2. 碳纤维及碳纳米材料 (7)2.1 碳纤维的结构、性能与制备方法 (8)2.2 碳纳米材料的类型、性能与制备方法 (9)2.2.1 碳纳米管 (10)2.2.2 石墨烯 (12)2.2.3 其他碳基纳米材料 (13)3. 碳纤维及碳纳米材料改性水泥基材料 (15)3.1 改性策略与机制 (16)3.2 改性材料的电磁性能 (19)3.2.1 电导率影响机制 (20)3.2.2 介电常数与损耗角正切的变化规律 (21)3.3 改性材料的力学性能影响 (23)4. 电磁屏蔽性能研究进展 (24)4.1 屏蔽效果测试方法 (25)4.2 屏蔽机理探讨 (26)4.3 影响屏蔽性能的因素 (28)4.4 高频屏蔽材料研究进展 (29)5. 电磁吸波性能研究进展 (30)5.1 吸波机理探讨 (31)5.2 吸波性能实验方法及评价指标 (32)5.3 吸波性能与结构、尺寸、频率的关系 (33)5.4 宽带吸波材料研究进展 (35)6. 展望与总结 (36)6.1 未来的研究方向 (37)6.2 应用前景与挑战 (38)1. 内容描述本论文综述了碳纤维及碳纳米材料改性水泥基材料在电磁屏蔽及吸波性能方面的研究进展。
随着现代电子设备的快速发展，电磁辐射对人体的影响日益严重，因此开发具有电磁屏蔽和吸波性能的新型材料成为当前研究的热点。
碳纤维和碳纳米材料因其独特的物理和化学性质，在水泥基材料中得到了广泛应用。
本文首先介绍了碳纤维和碳纳米材料的基本原理及其在水泥基材料中的应用方式。
接着，重点分析了碳纤维和碳纳米材料改性水泥基材料后，在电磁屏蔽和吸波性能方面的提升效果。
研究发现，通过引入碳纤维和碳纳米材料，可以显著提高水泥基材料的电磁屏蔽效能和吸波性能。
Fe-MOFs衍生碳基吸波材料研究进展
钟国媛;董季玲;石小雪;王明媚;钟晨晨
【期刊名称】《电子元件与材料》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】随着社会的快速发展和电子设备的普及,电磁辐射污染问题变得尤为突出,也带来了潜在的危害。
因此,开发高效的电磁波吸收材料以解决电磁辐射污染问题迫在眉睫。
铁基金属有机框架(Fe-MOFs)具有高度不饱和的铁金属中心离子和多样的结构类型。
通过将Fe-MOFs作为前驱体进行碳化,可以制备出铁/铁氧化物/铁碳化物均匀分布的衍生碳基化合物。
这些Fe-MOFs衍生碳基化合物表现出较高的介电损耗和磁损耗能力,可有效克服当前吸波材料存在的吸收频带窄、阻抗匹配性差等问题,成为近年来备受关注的一种新型吸波材料。
首先简要介绍了电磁波吸收机制,然后综述了近年来关于单金属、双金属、三金属Fe-MOFs以及由Fe-MOFs与其他材料(包括碳材料、导电聚合物、MXene和生物质)复合制备的衍生碳基吸波材料的研究进展,最后对MOFs衍生碳基吸波材料的未来发展方向进行了展望。
【总页数】10页(P127-136)
【作者】钟国媛;董季玲;石小雪;王明媚;钟晨晨
【作者单位】重庆科技学院化学化工学院;重庆科技学院冶金与材料工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TB34
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第３２卷 第１期 ２０１２年２月 航空材料学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥＲＯＮＡＵＴＩＣＡＬ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．１
Ｆｅｂｒｕａｒｙ ２０１２
新型碳基复合吸波材料的制备及性能研究 王 雯 ， 王成国 ， 郭 宇 ， 陈 吻 （１．山东大学碳纤维研究中心材料液固结构演变与加工教育部重点实验室，济南２５００６１；２．北方材料研究院，济南２５００３１） 摘要：在聚丙烯腈（ＰＡＮ）聚合液中分别加人Ｆｅ，ｎａｎｏ—Ｆｅ和ＦｅＣ：０ ・２Ｈ ０，经热处理后制备了三种新型的电磁损耗 型碳基复合吸波材料。通过ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ）对复合材料分别进行物相分析，三种复合材料中，Ｆｅ元素主要以 Ｆｅ，０ 的形式存在。根据所测得的介电常数和磁导率比较分析了三种碳基复合材料和纯碳材料的吸波性能，结果表 明加入Ｆｅ和ｎａｎｏ—Ｆｅ制备的碳基复合材料有效改善了纯碳材料的输入波阻抗匹配程度，提高了微波吸收性能。结果 表明，加入Ｆｅ和ｎａｎｏ—Ｆｅ制备的碳基复合材料，涂层厚度分别为１．９和２．２ｍｍ时，在１２．７～１８ＧＨｚ频段内，反射损失 值都小于一１０ｄＢ，有效吸收带宽为５．３ＧＨｚ。涂层厚度均增至２．５ｍｍ，最小反射损失值分别达到一４６和一２９．８ｄＢ，有 效改善了纯碳基体输人波阻抗匹配程度，提高了微波吸收性能。 关键词：四氧化三铁；碳基复合材料；介电常数；磁导率；微波吸收 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—５０５３．２０１２．１．０１３ 中图分类号：ＴＧ３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００５—５０５３（２０１２）Ｏ１—００６３—０５
随着现代无线电技术和雷达探测技术的迅猛发 展，军事防御系统对武器装备的隐身能力提出越来 越高的要求。微波吸收材料作为一种重要的军事隐 身功能材料，其发展引起广泛的关注。由于传统型 吸波材料密度大、吸收频带窄，使其应用受到限制， 因此新型吸波材料的开发成为主要的研究方向…。 碳材料，如碳纤维、碳纳米管等，属于电损耗材 料 “ ，具有高温强度大、热膨胀系数小、耐蚀、质轻 等特点，同时还具有一定的吸波性能。单一的电损耗 材料不能满足宽频带、高吸收的要求。因此，对碳材 料进行改性，改善磁导率，使其成为电磁损耗型吸波 材料是目前研究的热点课题 。本研究从碳材料 的前躯体聚丙烯腈（ＰＡＮ）开始改性，分别以铁粉、草 酸亚铁（ＦｅＣ ０ ・２Ｈ：０）、纳米铁粉（ｎａｎｏ－Ｆｅ）为改性 磁性材料前躯体，与ＰＡＮ混合压制成膜后，经过热处 理制得复合Ｆｅ Ｏ 的电磁损耗型碳碳基复合材料。 １ 实验方法 １．１ 实验制备 将丙烯腈（ＡＮ）、衣康酸（ＩＡ）、偶氮异丁腈（ＡＩＢＮ） 收稿日期：２０１１—０６—２９；修订日期：２０１１．０８．１５ 基金项目：国际科技合作资助项目（２００９ＤＦＲ５０６００）；国家 “９７３”计划项目（２０１１ＣＢ６０５６０１） 作者简介：王雯（１９８４一），女，博士研究生，从事电磁波吸收 材料的研究，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｗｅｎｗｅｎｌＯ１３＠１２６．ｅｏｍ 通讯作者：王成国，教授，（Ｅ—ｍａｉｌ）ｓｄｕｗａｎｇｃｈｇ＠ｇｍａｉｌ．ｅｏｍ。 溶解在二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）中，在６０．５℃聚合２４ｈ后 制得ＰＡＮ聚合液，按其固含量的１０％分别加入Ｆｅ， ＦｅＣ２０４・２Ｈ２０，ｎａｎｏ—Ｆｅ，搅拌０．５ ｈ后压制成复合ＰＡＮ 膜，同时压制纯ＰＡＮ膜并在６０℃下烘干。在Ｎ，氛围 中热处理至７００℃，制得碳基复合材料，分别标记为样 品ａ，ｂ，Ｃ，ｄ，经研磨粉化后进行表征。
表１样品信息 Ｔａｂｌｅ １ Ｓａｍｐｌｅｓ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
１．２性能测试 利用ＲｉｇａｋｕＤ／ｍａｘ—ｒ ｃ型ｘ射线衍射仪（ＸＲＤ） 对复合材料进行物相分析。把研磨后的粉末和石蜡 按重量比为３：１混合制成外径７．０ ｍｍ，内径３．０ ｍｍ的试样，利用网络矢量分析仪（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｅ８３６３Ｂ） 测量样品的介电常数和磁导率。
２ 实验结果与分析 ２．１ 物相分析 图１是样品ａ，ｂ，Ｃ的ｘ射线衍射图。图中的宽 ６４ 航空材料学报 第３２卷 峰为基体中无定型碳的（００２）衍射峰。由图１可 知，ＦｅＣ ０ ・２Ｈ：０和ｎａｎｏ—Ｆｅ在ＰＡＮ中经热处理后 发生化学变化，生成了Ｆｅ ０ 。而ａ样品中添加的Ｆｅ 在ＰＡＮ中生成Ｆｅ ０ 和Ｆｅ Ｎ，还有少量的Ｆｅ剩余。 在热处理过程中，ＰＡＮ内分子会发生环化、交联、裂解 等反应，伴随着０，Ｈ，Ｎ等元素的释放，最终含碳量达 到９０％以上。由于整个热处理过程都是在氮气保护 氛围中进行，因此，纳米铁粉与ＰＡＮ中活性氧元素快 速结合生成Ｆｅ，０ ，且均匀的分布在碳基体中。铁粉 颗粒尺寸（１０～５０１ｘｍ）较大，Ｏ和Ｎ元素由外向内扩 散的过程中，由于氧的电负性较强，较易与Ｆｅ反应 生成Ｆｅ Ｏ ，同时还有少量的Ｆｅ Ｎ生成，在颗粒芯部 还有少量的Ｆｅ剩余。ＦｅＣ ０ ・２Ｈ ０经热处理后，在 基体中分解生成Ｆｅ，０ 。 ２０／（。） 图１ 三种样品的ＸＲＤ图 Ｆｉｇ １ ＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｒｂｏｎ ｂａｓｅｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ２．２电磁参数分析 利用矢量网络分析仪在２—１８ ＧＨｚ频段内测 量了四种样品的介电常数和磁导率，其随频率的 分布曲线如图２和图３所示。从整体上，在２～１８ ＧＨｚ内，介电常数的实部（￡ ）和虚部（ｓ ）随着频 率的增加而降低，表现出一定的频散特征。如图２ 所示，ｄ样品为纯碳基体，其介电常数实部和虚部 随频率变化较为平缓，相比较而言，三种复合材料 的变化曲线有一定的波动，出现不同程度的共振 峰。比较ｓ 的大小，ａ样品的最大，其次是ｃ、然后 是ｄ，最小的是ｂ样品，８”则按照ａ，ｄ，Ｃ，ｂ样品的 顺序依次减小。一般来说，复合材料的介电性能 与各组成成分的特性，材料结构以及频率都有密 切关系 ’ 。对于均匀的纯碳基体，介质的各部分 性质相同，在外电场作用下，介质内部固有电偶极 子的取向极化对其介电常数实部和虚部有贡献。 对于多相的碳基复合材料，介电常数随各成分之 间的界面极化和电偶极子取向极化的增大而增 大。因此，ａ样品中Ｆｅ ０ ，Ｆｅ Ｎ，Ｆｅ和Ｃ的存在， 增加了复合材料的界面极化对介电常数的贡献， 提高了材料对电磁波的电损耗。ｂ样品中Ｆｅ ０ 是由ＦｅＣ：０ ・２Ｈ：０受热分解而成，分解放出的气 体在复合材料中形成孔洞，降低了碳基体的导电 性，且Ｆｅ ０ 中的氧元素不是来自基体本身，界面 极化较弱，致使ｂ样品的电损耗较小。
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／ＧＨｚ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／ＧＨｚ 图２介电常数随频率变化曲线 （ａ）介电常数实部；（ｂ）介电常数虚部 Ｆｉｇ．２ Ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ￣ｅｑｕｅｎｃｙ （ａ）ｒｅａｌ ｐａｒｔ ｏｆ ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ；（ｂ）ｉｍａｇｉｎａｒｙ ｐａｒｔ ｏｆ ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ
图３是样品ａ，ｂ，Ｃ的磁导率随频率变化的曲 线，由于碳基体是电损耗型材料，所以样品ｄ的磁 导率实部 ＝１，虚部 ”＝０。从图中可以看出， 制备的三种碳基复合材料的 ”＞０，具有了磁损 耗，且三种样品的磁导率相差较小，但随频率变化 曲线波动较大。ａ样品的磁导率实部在１２～１３ ＧＨｚ之间出现了明显的共振峰，在１３～１７ ＧＨｚ之 间，三种样品的磁导率虚部都出现不同程度的共 振峰。对于铁氧体，磁损耗主要来源于剩余损耗 中的自然共振和畴壁共振。在电磁波作用下，低 频段畴壁移动造成 ”的变化，在高频段由于电子 自旋转动产生了共振峰¨ 。因而，在２～１８ ＧＨｚ
３ ２ １ Ｏ ９ ８ ７ ６ 占一 一＃ｌＩＨＩＪ ０葛盆 第１期 新型碳基复合吸波材料的制备及性能研究 ６５ 频段范围内，磁导率出现了多个波峰，有利于增加 材料的磁损耗。
Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ｜ＧＨｚ 图３磁导率随频率变化曲线 Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ／ＧＨｚ （ａ）磁导率实部；（ｂ）磁导率虚部 Ｆｉｇ．３ Ｃｏｍｐｌｅｘ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ￣ｅｑｕｅｎｃｙ（ａ）ｒｅａｌ ｐａｒｔ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ；（ｂ）ｉｍａｇｉｎａｒｙ ｐａｒｔ ｏｆ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ
通常分别用介电损耗角正切ｔａｎ８ ＝ ”／ 和磁 损耗角正切ｔａｎ８ ＝／ｘ” 表征介电损耗和磁损耗的 大小。本工作根据测量的电磁参数计算出ｔａｎ８ 和 ｔａｎ８ ，如图４所示。从图中发现，ａ样品的介电损耗 旦 竺 ０ 留 较大，其次是ｃ，ｄ和ｂ次之。就ｔａｎ８ 而言，ａ样品 由自然共振引起的磁损耗要大于样品ｂ和Ｃ。因 此，可以初步断定ａ样品损耗电磁波的能力较强。
图４介电损耗和磁损耗正切值随频率变化曲线（ａ）介电损耗；（ｂ）磁损耗 ２．３吸波性能分析 吸波性能的提高得益于材料的表面输入阻抗和 自由空间的波阻抗相匹配，入射电磁波能最大限度 地进入材料内部从而被损耗。根据电磁波传输理 论，单层微波吸收材料的反射率计算公式如下：
…）一 Ｒ：２０ｌｇｌ — — 一 ｌｔａｎ Ｃ－ｊ）Ｃ ＋１ Ｊ
和 分别为所测量的介电常数和磁导率，．厂是 入射波的频率，ｄ为吸波材料的厚度。利用测量的电 磁参数，通过改变材料的厚度，可以得到不同厚度下 材料的反射率。图５是涂层厚度ｄ＝２ ｍｍ时四种样 品的反射率损失曲线，从图中可知，ａ样品表现出较 为优异的吸波性能，在１１．８～１７ ＧＨｚ内反射率都低 于一１０ ｄＢ，有效吸收频宽达到５．２ ＧＨｚ，其次是样品
ｃ。同样可知，加入Ｆｅ和ｎａｎｏ．Ｆｅ后制备的碳基复合 材料，改善了碳基体的磁导率，提高了其吸波性能，拓 宽了吸波频段，并且使吸收峰向低频移动。
图５ 四种样品的反射率曲线 Ｆｉｇ．５ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ＣＯＢ・ ｐｏｓｉｔｅｓ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｒｉｘ，ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｄ＝２ ｍｍ
