碳基結構吸波材料分類
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結構吸波材料按吸波機理分為介電損耗型（如炭黑、石墨、導電聚苯胺等）和磁損耗型（如Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等）兩大類，其中磁損耗型吸波材料的質量重、密度大，介電損耗型吸波材料質量輕、密度小。新型碳材料以優異的介電性能和低密度而受到吸波材料研究者的關注。然而，單純的碳材料幾乎沒有磁損耗，限制了其吸波性能的提高，將碳材料和磁損耗型材料兩者結合，既可承受載荷，減輕結構重量，提高有效載荷，又能吸收雷達波，可滿足吸波材料“薄、輕、寬、強”的目標，已成為隱身材料重要的研究方向，受到各國研究人員的高度重視。
１ 石墨基吸波材料
關于石墨復合材料的吸波性能研究主要集中于兩個方向，一是在透波材料中加入石墨增加材料的電阻型損耗，有利于電磁波轉變為熱能。冀志江等［１］向閉孔膨脹珍珠巖和硅酸鹽水泥的混合物中加入石墨粉，制成具有電磁波吸收功能的砂漿層。研究表明，在一定范圍內，隨石墨含量增加，涂層的介電常數ε增大，在２～１８ＧＨｚ頻率范圍內的吸收峰數增多，反射率減小。但當石墨含量過大，石墨在砂漿中形成導電網絡，使復合材料對電磁波的屏蔽效能增強，吸波性能減弱。賈興文［２］指出，石墨作為吸波劑，除了增加了介電常數，增強電阻型損耗外，石墨顆粒分散在混凝土中形成無數個散射點，電磁波經過多次散射而消耗能量。二是對石墨改性，多是將其與磁損耗型物質復合。劉世杰［３］采用化學鍍法對石墨表面進行鍍Ｎｉ－Ｐ改性，在石墨表面包覆了一層非晶態Ｎｉ－Ｐ鍍層；與原始石墨相比，在２ＧＨｚ時，鍍Ｎｉ－Ｐ非晶石墨復合材料的μ和μ分別略微增加至１.08和０.26，ε′和ε″分別明顯降低至６.６和０.４，在１４ＧＨｚ的最小反射率為－７.0ｄＢ，反射率小于-５ｄＢ的吸收頻帶寬達４ＧＨｚ，提高吸波性能的同時拓寬了吸收頻帶。除添加磁性物質外，一些研究者對石墨的形態進行改性。Ｊｙｏｔｉ Ｐｒａｓａｄ Ｇｏｇｏｉ［４］對天然石墨進行化學氧化和熱處理制得膨脹石墨，與酚醛樹脂制成含量分別為３０ ％（質量分數，下同），４０％和５０％的復合材料，對Ｘ段電磁波的屏蔽率從-４０ｄＢ增加到-48ｄＢ。趙蕓芳［５］在膨脹石墨層 間 插 入ＦｅＣｌ３，王晨［６］將石墨剝離成納米級薄片再與金屬復合，都比使用天然石墨的性能好。Ａｌ－Ｇｈａｍｄｉ Ａ Ａ［７］制備了納米級薄片石墨／環氧樹脂復合材料也得到了類似的結論，同時他通過熱重分析發現在環氧樹脂中加入納米級薄片石墨增加了復合材料的熱穩定性。
２ 碳納米管基吸波材料
１９９１年Ｉｉｊｉｍａ首 先 發 現 碳 納 米 管 （Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，ＣＮＴｓ）［８］，它具有小尺寸效應、表面效應、量子效應和宏觀量子效應等，特殊的結構和潛在的工業價值受到人們的關注。此外，它還具有特殊的電磁效應和良好的吸波效果。碳納米管表面原子比例的升高，晶體缺陷和懸掛鍵增多，容易形成界面電極極化，同時高的比表面積造成多重散射，因此界面極化和多重散射成為碳納米材料重要的吸波機制［９］。
Ｗｏｏ－ＫｙｕｎＪｕｎｇ等［１０］用兩種納米碳材料（多壁碳納米管（ＭＷＣＮＴｓ）和炭黑（ＣＢ）與玻纖、環氧樹脂制成復合吸波材料。實測結果表明，相同厚度下ＭＷＣＮＴｓ復合材料的吸波效率比ＣＢ復合材料的高３倍。Ｌｉｕ Ｚｕｎｆｅｎｇ［１１］制備了單壁碳納米管（ＳＷＣＮＴｓ）／可溶性交聯聚氨酯（ＳＣＰＵ）復合材料，當單壁碳納米管的含量達５％時，復合材料在８．８ＧＨｚ處有強吸收，最大反射率可達－２２ｄＢ。袁華［１２］高溫堿處理多壁碳納米管使ＭＷＮＴｓ表面出現孔洞和凹凸結構，微波在這些結構內發生多重反射、散射，微波能量容易被衰減和吸收，致使復合材料的吸 收 峰 明 顯 增 強，頻 寬 也 明 顯 拓 寬。同 時，堿 處 理 使ＭＷＮＴｓ的長度變短，增強了量子尺寸效應，加寬了能級間距，使吸收峰能量和吸收頻帶出現在更高的頻率范圍［１３］
在碳納米管表面涂覆磁性金屬，可以增加其磁性能，顯著提高其吸波性能。林紅吉［１４］將帶有羧基的ＣＮＴｓ和帶有氨基的Ｆｅ３Ｏ４用１－乙基－（３－二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺連接起來制備了ＣＮＴｓ／Ｆｅ３Ｏ４新型的納米混雜復合物。在２～１８ＧＨｚ范圍內，ＣＮＴｓ的反射率大于-５ｄＢ。而該復合物的其復磁導率達到０．２以上，比飽和磁化強度達到８８．４Ａ·ｍ２／ｋｇ，反射率小于-１０ｄＢ的 頻
帶寬度大于７ＧＨｚ，其 中 最 小 反 射 率 達 到-１１ｄＢ。Ｓｕｉ Ｊｉｅｈｅ［１５］在碳納米管表面鍍了Ｃｏ納米粒子，Ｃｏ納米粒子的反射損失最多可達-１２．２ｄＢ，ＣＮＴｓ反射損失最多可達-２．３ｄＢ，只有磁損耗或介電損耗導致電磁不匹配對微波的吸收減弱，ＣＮＴｓ／Ｃｏ既有磁損耗又有介電損耗，且電、磁損耗匹配良好，所以吸收率，反射損失可達到-１６ｄＢ。研究證實，鐵氧體吸波材料具有吸收率高、有效頻段寬、匹配厚度薄等特點，吸波性能最佳，特別是具有較高磁晶各向異性的Ｍ型鐵氧體［１６］，受到眾多研究者的關注。為此，Ｓａｃｈｉｎ Ｔｙａｇｉ［１７］采用溶膠－凝膠法制備ＳｒＮｉ２Ｆｅ１０Ｏ１９／（ＳｒＦｅ１２Ｏ１９／ＮｉＦｅ２Ｏ４）納米微粒，摻雜碳納米管制成復合吸波材料，含１０％ ＣＮＴｓ的復合材料性能最佳，９．２９２ＧＨｚ處反射率損失為－３６.８１７ｄＢ，在中頻段實現強吸收，有效帶寬可達３．２７ＧＨｚ。
３ 碳纖維基吸波材料
普通碳纖維電阻率約為１０－２Ω·ｃｍ，在電磁場作用下纖維中形成較大的連續傳導電流，是電磁波的強反射體。因此，只有經過特殊處理的碳纖維才有一定的吸波能力。碳纖維的改性處理主要圍繞調節其電磁特性，目前常用的處理工藝為：
對碳纖維進行表面改性或摻雜改性在碳纖維表面沉積一層具有微小孔隙的碳粒子層、磁性金屬層、碳化硅薄膜或用氟化物處理碳纖維，稱為碳纖維的表面改性。蘭州大學徐金城［１８］課題組在碳纖維表面涂覆四氧化三鐵薄膜，當反射率為－５ｄＢ，－１０ｄＢ，－２０ｄＢ時，對應的電磁波吸收率可達到６８％，９０％，９９％。天津大學萬怡灶［１９］課題組也通過陰極電沉積法于碳纖維表面制備了均勻致密的四氧化三鐵薄膜，顯著提高其吸波性能的同時也相應地增強了其力學性能。
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