碳基结构吸波材料分类
结构吸波材料按吸波机理分为介电损耗型（如炭黑、石墨、导电聚苯胺等）和磁损耗型（如ｆｅ、ｃｏ、ｎｉ等）两大类，其中磁损耗型吸波材料的质量重、密度大，介电损耗型吸波材料质量轻、密度小。新型碳材料以优异的介电性能和低密度而受到吸波材料研究者的关注。然而，单纯的碳材料几乎没有磁损耗，限制了其吸波性能的提高，将碳材料和磁损耗型材料两者结合，既可承受载荷，减轻结构重量，提高有效载荷，又能吸收雷达波，可满足吸波材料“薄、轻、宽、强”的目标，已成为隐身材料重要的研究方向，受到各国研究人员的高度重视。
１ 石墨基吸波材料
关于石墨复合材料的吸波性能研究主要集中于两个方向，一是在透波材料中加入石墨增加材料的电阻型损耗，有利于电磁波转变为热能。冀志江等［１］向闭孔膨胀珍珠岩和硅酸盐水泥的混合物中加入石墨粉，制成具有电磁波吸收功能的砂浆层。研究表明，在一定范围内，随石墨含量增加，涂层的介电常数ε增大，在２～１８ｇｈｚ频率范围内的吸收峰数增多，反射率减小。但当石墨含量过大，石墨在砂浆中形成导电网络，使复合材料对电磁波的屏蔽效能增强，吸波性能减弱。贾兴文［２］指出，石墨作为吸波剂，除了增加了介电常数，增强电阻型损耗外，石墨颗粒分散在混凝土中形成无数个散射点，电磁波经过多次散射而消耗能量。二是对石墨改性，多是将其与磁损耗型物质复合。刘世杰［３］采用化学镀法对石墨表面进行镀ｎｉ－ｐ改性，在石墨表面包覆了一层非晶态ｎｉ－ｐ镀层；与原始石墨相比，在２ｇｈｚ时，镀ｎｉ－ｐ非晶石墨复合材料的μ和μ分别略微增加至１.08和０.26，ε′和ε″分别明显降低至６.６和０.４，在１４ｇｈｚ的最小反射率为－７.0ｄｂ，反射率小于-５ｄｂ的吸收频带宽达４ｇｈｚ，提高吸波性能的同时拓宽了吸收频带。除添加磁性物质外，一些研究者对石墨的形态进行改性。ｊｙｏｔｉ ｐｒａｓａｄ ｇｏｇｏｉ［４］对天然石墨进行化学氧化和热处理制得膨胀石墨，与酚醛树脂制成含量分别为３０ ％（质量分数，下同），４０％和５０％的复合材料，对ｘ段电磁波的屏蔽率从-４０ｄｂ增加到-48ｄｂ。赵芸芳［５］在膨胀石墨层 间 插 入ｆｅｃｌ３，王晨［６］将石墨剥离成纳米级薄片再与金属复合，都比使用天然石墨的性能好。ａｌ－ｇｈａｍｄｉ ａ ａ［７］制备了纳米级薄片石墨／环氧树脂复合材料也得到了类似的结论，同时他通过热重分析发现在环氧树脂中加入纳米级薄片石墨增加了复合材料的热稳定性。
２ 碳纳米管基吸波材料
１９９１年ｉｉｊｉｍａ首 先 发 现 碳 纳 米 管 （ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ｃｎｔｓ）［８］，它具有小尺寸效应、表面效应、量子效应和宏观量子效应等，特殊的结构和潜在的工业价值受到人们的关注。此外，它还具有特殊的电磁效应和良好的吸波效果。碳纳米管表面原子比例的升高，晶体缺陷和悬挂键增多，容易形成界面电极极化，同时高的比表面积造成多重散射，因此界面极化和多重散射成为碳纳米材料重要的吸波机制［９］。
ｗｏｏ－ｋｙｕｎｊｕｎｇ等［１０］用两种纳米碳材料（多壁碳纳米管（ｍｗｃｎｔｓ）和炭黑（ｃｂ）与玻纤、环氧树脂制成复合吸波材料。实测结果表明，相同厚度下ｍｗｃｎｔｓ复合材料的吸波效率比ｃｂ复合材料的高３倍。ｌｉｕ ｚｕｎｆｅｎｇ［１１］制备了单壁碳纳米管（ｓｗｃｎｔｓ）／可溶性交联聚氨酯（ｓｃｐｕ）复合材料，当单壁碳纳米管的含量达５％时，复合材料在８．８ｇｈｚ处有强吸收，最大反射率可达－２２ｄｂ。袁华［１２］高温碱处理多壁碳纳米管使ｍｗｎｔｓ表面出现孔洞和凹凸结构，微波在这些结构内发生多重反射、散射，微波能量容易被衰减和吸收，致使复合材料的吸 收 峰 明 显 增 强，频 宽 也 明 显 拓 宽。同 时，碱 处 理 使ｍｗｎｔｓ的长度变短，增强了量子尺寸效应，加宽了能级间距，使吸收峰能量和吸收频带出现在更高的频率范围［１３］
在碳纳米管表面涂覆磁性金属，可以增加其磁性能，显著提高其吸波性能。林红吉［１４］将带有羧基的ｃｎｔｓ和带有氨基的ｆｅ３ｏ４用１－乙基－（３－二甲基氨基丙基）碳酰二亚胺连接起来制备了ｃｎｔｓ／ｆｅ３ｏ４新型的纳米混杂复合物。在２～１８ｇｈｚ范围内，ｃｎｔｓ的反射率大于-５ｄｂ。而该复合物的其复磁导率达到０．２以上，比饱和磁化强度达到８８．４ａ·ｍ２／ｋｇ，反射率小于-１０ｄｂ的 频带
宽度大于７ｇｈｚ，其 中 最 小 反 射 率 达 到-１１ｄｂ。ｓｕｉ ｊｉｅｈｅ［１５］在碳纳米管表面镀了ｃｏ纳米粒子，ｃｏ纳米粒子的反射损失最多可达-１２．２ｄｂ，ｃｎｔｓ反射损失最多可达-２．３ｄｂ，只有磁损耗或介电损耗导致电磁不匹配对微波的吸收减弱，ｃｎｔｓ／ｃｏ既有磁损耗又有介电损耗，且电、磁损耗匹配良好，所以吸收率，反射损失可达到-１６ｄｂ。研究证实，铁氧体吸波材料具有吸收率高、有效频段宽、匹配厚度薄等特点，吸波性能最佳，特别是具有较高磁晶各向异性的ｍ型铁氧体［１６］，受到众多研究者的关注。为此，ｓａｃｈｉｎ ｔｙａｇｉ［１７］采用溶胶－凝胶法制备ｓｒｎｉ２ｆｅ１０ｏ１９／（ｓｒｆｅ１２ｏ１９／ｎｉｆｅ２ｏ４）纳米微粒，掺杂碳纳米管制成复合吸波材料，含１０％ ｃｎｔｓ的复合材料性能最佳，９．２９２ｇｈｚ处反射率损失为－３６.８１７ｄｂ，在中频段实现强吸收，有效带宽可达３．２７ｇｈｚ。
３ 碳纤维基吸波材料
普通碳纤维电阻率约为１０－２ω·ｃｍ，在电磁场作用下纤维中形成较大的连续传导电流，是电磁波的强反射体。因此，只有经过特殊处理的碳纤维才有一定的吸波能力。碳纤维的改性处理主要围绕调节其电磁特性，目前常用的处理工艺为：
对碳纤维进行表面改性或掺杂改性在碳纤维表面沉积一层具有微小孔隙的碳粒子层、磁性金属层、碳化硅薄膜或用氟化物处理碳纤维，称为碳纤维的表面改性。兰州大学徐金城［１８］课题组在碳纤维表面涂覆四氧化三铁薄膜，当反射率为－５ｄｂ，－１０ｄｂ，－２０ｄｂ时，对应的电磁波吸收率可达到６８％，９０％，９９％。天津大学万怡灶［１９］课题组也通过阴极电沉积法于碳纤维表面制备了均匀致密的四氧化三铁薄膜，显著提高其吸波材料性能的同时也相应地增强了其力学性能。
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