基于羰基铁_碳纳米管复合材料的柔性结构设计及其吸波性能研究.pdfVIP

摘要

随着国防科学技术和各领域电子化的飞速发展，无线电技术已广泛应用到通

信、天线、医疗与人们的日常生活中，为社会发展做出了重要的贡献，但随之带

来的电磁波（EMW）污染问题也引起了研究者们的广泛关注。同时在军事战争

中“发现即毁灭”已成为当代军事战争的特点之一，隐身技术研究越来越成为国

防科技发展的重要内容。因此，当前急需一种“厚度薄、质量轻、频带宽、吸收

强”的高效吸波材料（EMWA）。核壳结构通过调控多组分有序复合实现磁-电协

同作用，同时球状结构拥有更大的比表面积进一步增强电磁波传输损耗。本研究

从微观和宏观结构角度出发，在微观上研究了磁电复合核壳材料的电磁波吸收特

性；在宏观上基于阻抗原理，制备了多层柔性梯度型薄膜以及伪装网泡沫吸波材

料，并通过仿真软件进行仿真分析与验证。研究结果如下：

（1）通过水热法和原位聚合法合成了碳纳米管/钴镍包覆羰基铁粉

（CNT/CIP@CoNi）纳米复合核壳材料。通过调节碳纳米管的含量，纳米复合材

料表现出优秀的EMWA性能。当CNT含量为10%时，CNT/CIP@CoNi纳米复

合材料在6.72GHz处，实现最小反射损耗（RLmin）值为-49.49dB，对应有效吸

收带宽（EAB）值为2.16GHz（5.76-7.92GHz），材料厚度为2.90mm。此外，

当厚度为1.50mm时，实现最大EAB值为4.80GHz（12.08-16.88GHz）。

（2）通过溶胶-凝胶法和真空抽滤法制备了多层柔性梯度型

CNT/CIP@CoNi/SiO2与芳纶纤维素薄膜吸波材料。通过调节吸波剂的含量，薄

膜吸波材料表现出超宽EAB值。当吸波剂质量比为7：3，薄膜厚度为1.50mm

时，RLmin值为-53.74dB，对应EAB值为3.44GHz（14.56-18GHz）。当吸波剂

质量比为8：2，薄膜厚度为1.50mm时，最宽EAB值达7.04GHz（10.60-17.64

GHz）。

（3）通过发泡、刮涂、切花和拼接等工艺将织物、吸波剂、聚氨酯（PU）

和伪装网有机结合，制备出了集吸波、可见光伪装和力学承载于一体的多功能泡

沫复合材料。织物的添加使得单层吸波泡沫断裂强度提升了436.76%，最大冲击

载荷提升了117.18%。通过CST仿真软件模拟多层梯度型吸波泡沫的反射损耗，

结果显示有序组合的双层泡沫材料，在厚度为19mm时，实现全X波段的吸收。

制备的草坪式伪装网泡沫吸波材料，在2-18GHz频率范围内，实现EAB值为

9.80GHz（6.20-16GHz）的超宽有效吸收。

本文分别从微观组分调控和宏观结构设计，制备了磁-电协同作用的核壳复

合、分层薄膜和三维结构的伪装网泡沫吸波材料，结合电磁波材料的散射技术和

吸收技术，实现了电磁波吸收材料强吸收、宽频带的目标，增强了材料在军事领

域的伪装性与可实用性。

关键词：羰基铁粉，碳纳米管，柔性结构，电磁波吸收，阻抗匹配

Abstract

Withtherapiddevelopmentofnationaldefencescienceandtechnologyand

electronicsinvariousfields,radiotechnologyhasbeenwidelyusedincommunication,

antennae,medicaltreatmentandpeoplesdailylives,whichhasmadeanimportant

contributiontothedevelopmentofsociety,buttheaccompanyingproblemof

electromagneticwave(EMW)pollutionhasalsoarousedwidespreadconcernamong

res