隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)尤其是電子工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，不同頻率的電磁輻射充斥著人們的生活空間，破壞了人類良好的生態(tài)環(huán)境，造成了嚴(yán)重的電磁污染，因此研究和開(kāi)發(fā)能夠解決電磁輻射污染的吸波材料已經(jīng)成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。另外，為適應(yīng)現(xiàn)代高技術(shù)、立體化戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，隱身材料的研究已受到世界各軍事大國(guó)的高度重視[1]。伴隨隱身技術(shù)對(duì)吸波材料性能要求的提高，研制和開(kāi)發(fā)新型吸收材料已成為吸波材料研究的重點(diǎn)。

新一代隱身武器裝備的研制，對(duì)吸波材料的厚度、密度、吸波頻帶、吸波性能提出了越來(lái)越高的要求[2]。傳統(tǒng)的吸收劑已不能滿足這種需求，必須尋找新的吸收劑。就吸波材料的發(fā)展來(lái)看，充分利用各組分優(yōu)異性能的復(fù)合型吸波材料是開(kāi)發(fā)吸波材料發(fā)展的要求;兼有磁損耗及電損耗型吸波材料將代表吸波材料的發(fā)展方向。

1·納米吸波材料的吸波機(jī)理

納米吸波材料具有良好的吸波性能，同時(shí)具有質(zhì)量輕、頻帶寬、兼容性好及厚度薄等特點(diǎn)，成為研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)[3]。根據(jù)吸波機(jī)理，吸波材料可以分為電損耗型和磁損耗型兩類：電損耗型吸波材料主要通過(guò)介質(zhì)的電子極化、離子極化或界面極化來(lái)吸收、衰減電磁波;磁損耗型吸波材料主要通過(guò)磁滯損耗、疇壁共振和后效損耗等磁激化機(jī)制來(lái)吸收、衰減電磁波。吸收劑的吸波性能主要與其復(fù)介電常數(shù)ε=ε’-iε’’和復(fù)磁導(dǎo)率μ=μ’-μ’’有關(guān)[4]。式中ε和μ分別為材料的復(fù)介電常數(shù)和復(fù)磁導(dǎo)率，ε’和μ’分別為吸波材料在電場(chǎng)或磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的極化和磁化強(qiáng)度的量度。而ε’’為在外加電場(chǎng)作用下，材料電偶矩產(chǎn)生重排引起損耗的量度。μ’’為在外加磁場(chǎng)作用下，材料磁偶矩產(chǎn)生重排引起損耗的量度[5]。

具體來(lái)說(shuō)，吸收劑對(duì)電磁波能量的吸收主要取決于ε和μ的虛部，介質(zhì)中單位體積內(nèi)吸收的電磁波能量τ可以表達(dá)為：

　　

 

其中，ε0為真空介電常數(shù)，μ0為真空磁導(dǎo)率，μ’’為介質(zhì)的復(fù)磁導(dǎo)率μ的虛部，ε’’為介質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)ε的虛部，E為電磁波的電場(chǎng)矢量,H為電磁波的磁場(chǎng)矢量?？梢钥闯?，增大吸收劑的ε’’和μ’’，對(duì)于提高其吸波性能具有決定作用[6]。上式是設(shè)計(jì)和制備吸波材料的重要理論依據(jù)，對(duì)介電損耗和磁損耗吸波材料的論述，即基于此公式的機(jī)理。

另外，單一組分的吸波材料不能把電損耗機(jī)制和磁損耗機(jī)制有效地結(jié)合起來(lái)，因此，制備兼具電損耗和磁損耗的復(fù)合吸波材料將是未來(lái)發(fā)展的一種趨勢(shì)。碳納米管屬于電損耗型吸波材料，而鐵氧體屬于磁損耗型吸波材料。下面主要對(duì)碳納米管(Carbon Nanotubes，簡(jiǎn)稱CNTs)、鐵氧體的特殊電磁吸波特性以及復(fù)合后聚合物優(yōu)良的性能和存在問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

2·納米吸波材料性能、應(yīng)用和研究

相對(duì)常規(guī)材料，納米材料的界面組元所占比例大，納米顆粒表面原子比例高，不飽和鍵和懸掛鍵多，大量懸掛鍵的存在使界面極化，吸收頻帶展寬;納米材料量子尺寸效應(yīng)使電子能級(jí)分裂，分裂的能級(jí)間距正處于微波的能量范圍(10-2～10-4 eV)，為納米材料創(chuàng)造了新的吸收通道;納米材料中的原子和電子在微波場(chǎng)的輻照下，運(yùn)動(dòng)加劇，增加電磁能轉(zhuǎn)化為熱能的效率，從而提高對(duì)電磁波的吸收性能。因此，納米材料具有優(yōu)異的吸波性能[7~11]。

2.1碳納米管吸波材料

碳納米管(CNTs)是1991年由日本的S.Iijima教授利用電子顯微鏡觀察石墨電極直流發(fā)電的產(chǎn)物時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種新型的納米材料。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)CNTs的電磁特性明顯不同于其他各類已知的碳結(jié)構(gòu)[12]。例如，由于量子限域效應(yīng)，電子在CNTs中的運(yùn)動(dòng)是沿軸向的，由于電子能量和波矢之間的關(guān)系，CNTs表現(xiàn)出金屬或半導(dǎo)體特性。特別是CNTs擁有特殊的螺旋結(jié)構(gòu)和手征性，因而具有特殊的電磁效應(yīng)[13]。CNTs獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)和磁學(xué)能預(yù)示它在制備吸波隱身材料中具有廣泛的應(yīng)用前景。

2.1.1碳納米管的性能

目前，碳納米管的吸波機(jī)理尚不完全清楚，有一種觀點(diǎn)認(rèn)為：碳納米管作為偶極子在交變電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生極化電流，電磁波的能量轉(zhuǎn)換為其他形式的能量，瑞利散射效應(yīng)和界面極化也是含碳納米管微波吸收材料的主要吸波機(jī)理[14]。碳納米管是由類似石墨結(jié)構(gòu)的6邊形網(wǎng)格卷繞而成的同軸中空“微管”，兩端的“碳帽”由5邊形或7邊形網(wǎng)格參與封閉，根據(jù)石墨片層數(shù)的不同，碳納米管可以分為單壁碳納米(SWCNTs)和多壁碳納米管(MWCNTs)兩種。單壁碳納米管的直徑通常在1～3 nm之間，當(dāng)直徑大于3 nm，單壁碳納米管就變得不穩(wěn)定。而多壁碳納米管可以看作是由多個(gè)單壁碳納米管同心嵌套而成，管壁之間的距離為0.34～0.40 nm[15]。

碳納米管中碳原子以sp2雜化軌道為主，混合有sp3雜化軌道。單壁碳納米管是理想的分子纖維。碳納米管可看成是片狀石墨卷成的圓筒，因此具有石墨極優(yōu)良的本征特性，如耐熱、耐腐蝕、耐熱沖擊、傳熱和導(dǎo)電性好和高溫強(qiáng)度高等。而且由于碳納米管特有的螺旋、管狀結(jié)構(gòu)，還使其有不同尋常的電磁吸波性能[16]。

不同結(jié)構(gòu)碳納米管的損耗因子在低頻段(2～3GHz)相差不大，在3～18 GHz大小順序?yàn)椋涸啾贑NTs>高純多壁CNTs>原生單壁CNTs>純化單壁CNTs。多壁相比于單壁CNTs的電損耗、磁損耗增加比較明顯;而陣列多壁相比于聚團(tuán)多壁，電損耗、磁損耗均大幅增加，15%(w)陣列多壁CNTs的損耗因子最高可達(dá)4.5[5]。

在吸波材料的制備中，必須要考慮的一個(gè)因素是材料阻抗與自由空間波阻抗的匹配關(guān)系。當(dāng)吸波材料的阻抗與自由空間阻抗匹配時(shí)，電磁波才能最大限度地進(jìn)入吸波材料內(nèi)部，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波最大程度的吸收。因此，在考慮損耗因子的同時(shí)，還要兼顧阻抗匹配條件。自由空間中的阻抗為377Ω[5]，多壁碳納米管導(dǎo)電性較強(qiáng)，阻抗較小，而單壁碳納米管阻抗更接近于自由空間的阻抗。因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)材料中對(duì)于多壁碳納米管必須考慮阻抗的影響。

研究發(fā)現(xiàn)，碳納米管隨著管徑的增大，10～20nm、20～40 nm和40～60 nm的CNTs的介電常數(shù)實(shí)部和虛部都增大，可能是因?yàn)楣軓皆酱?，石墨化的碳管層越多，可極化的偶極子也增加，因此極化強(qiáng)度增大，實(shí)部也增大[17];管徑越大管層越多，層與層之間的相互作用越大，對(duì)外界電磁場(chǎng)的反應(yīng)越遲鈍，虛部也就越大。而且在2～18 GHz范圍內(nèi)，隨頻率的增加，20～40 nm、40～60 nm和60～100 nm的CNTs的介電常數(shù)無(wú)論是實(shí)部還是虛部都有下降的趨勢(shì)，這可能是因?yàn)轭l率越高，碳管內(nèi)電子獲得的能量越多，隧道效應(yīng)更加明顯，使得碳管間的導(dǎo)電性增強(qiáng)，介電常數(shù)下降;同時(shí)20～40 nm和40～60 nm的CNTs在一定的頻段范圍內(nèi)介電常數(shù)的虛部大于實(shí)部，使得其損耗角正切大于1，從而有利于吸波性能的提高，因?yàn)閺慕橘|(zhì)對(duì)電磁波吸收的角度考慮，在ε’足夠大的基礎(chǔ)上，ε"越大越好[18]。

碳納米管不僅具備納米材料因小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等特性而具有的吸波特性，而且其特有的高電、磁損耗正切角及獨(dú)特的AB效應(yīng)等，還令其具有比其他的納米材料更優(yōu)越和獨(dú)特的電磁吸波性能。利用碳納米管的吸波特性，將其作為吸波劑添加到聚合物中，制備出兼?zhèn)湮ㄐ阅芎蛢?yōu)越力學(xué)性能的吸波隱身復(fù)合材料，成為研制新一代吸波隱身材料的重要方向之一[16]。

 

2.1.2碳納米管吸波材料的應(yīng)用

為防止雷雨天氣中停在機(jī)場(chǎng)的隱形飛機(jī)遭到雷電襲擊，美國(guó)密執(zhí)安州立大學(xué)的戴維·托姆尼克找到了一種方法。他利用一層碳納米管薄膜覆蓋在隱形飛機(jī)表面，并把有細(xì)小篩孔的碳納米管固定在一層薄的環(huán)氧樹(shù)脂基體中，制成有高度導(dǎo)電性和吸收雷達(dá)波的復(fù)合材料板，用它作成隱形飛機(jī)的蒙皮。這樣，如果遇到閃電攻擊，電流就可以流過(guò)復(fù)合材料板表面，然后引到飛機(jī)下面的地線，而不會(huì)引起災(zāi)難性的破壞[19](如在機(jī)翼上擊穿一個(gè)大洞或破壞關(guān)鍵性的飛行電子設(shè)備)。

李宏建等[20]研究了填充CNTs和石墨粉的環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合膜，當(dāng)CNTs和石墨粉的比例和總含量恰當(dāng)時(shí)，該膜具有最佳的電性能、屏蔽性能和加工性能。

沈曾民等[21]用豎式爐流動(dòng)法制備出外徑40～70 nm、內(nèi)徑7～10 nm、長(zhǎng)度50~1 000μm、呈直線型的碳納米管，并用化學(xué)鍍法在碳納米管表面鍍上一層均勻的金屬鎳，將鍍鎳碳納米管與環(huán)氧樹(shù)脂混合，環(huán)氧樹(shù)脂的牌號(hào)為601，固化劑為聚酰胺，環(huán)氧樹(shù)脂和聚酰胺的配比為100∶35，混合均勻后，把混合物涂覆于2 mm厚的鋁板上，制成吸波涂層。吸波性能測(cè)試結(jié)果顯示，碳納米管吸波涂層在厚度為0.97 mm時(shí)，最大吸收峰在11.4 GHz(R=-22.89 dB)，R<-10 dB的頻寬為3.0 GHz;R<-5 dB的頻寬為4.7 GHz。鍍鎳碳納米管吸波涂層在相同厚度下，最大吸收峰在14 GHz(R=-11.85 dB)，R<-10 dB的頻寬為2.23 GHz，R<-5 dB的頻寬為4.6GHz。碳納米管表面鍍鎳后雖然吸收峰值變小，但吸收峰有寬化的趨勢(shì)，有利于提高材料的吸波性能。

2.2納米鐵氧體吸波材料的研究現(xiàn)狀

鐵氧體是一種具有磁性的由氧化鐵和鐵族或稀土族組成的復(fù)合金屬氧化物，屬亞鐵磁性材料。廣義而言，鐵氧體就是磁性氧化物或磁性陶瓷。鐵氧體的吸波性能來(lái)源于其既有亞鐵磁性又有介電性能，其相對(duì)磁導(dǎo)率和相對(duì)電導(dǎo)率均呈復(fù)數(shù)形式，既能產(chǎn)生介電損耗又能產(chǎn)生磁致?lián)p耗，因此鐵氧體吸波材料具有良好的微波性能[7]。

鐵氧體吸波材料是研究較多而且比較成熟的吸波材料，由于在高頻下有較高的磁導(dǎo)率，而且電阻率也較大，電磁波易于進(jìn)入并快速衰減，被廣泛地應(yīng)用在雷達(dá)吸波材料領(lǐng)域中[22]。鐵氧體由于電阻率較高(1～1012Ω·cm)，可避免金屬導(dǎo)體在高頻下存在的趨膚效應(yīng)，因此在高頻時(shí)仍能保持較高的磁導(dǎo)率。另外其介電常數(shù)較小，可與其他吸收劑混合使用來(lái)調(diào)整涂層的電磁參數(shù)，是一種重要的電磁波吸收劑。

2.2.1鐵氧體吸波材料的性能

鐵氧體吸收電磁波的主要機(jī)理是自然共振。所謂自然共振是指鐵氧體在不外加恒磁場(chǎng)的情況下，由入射交變磁場(chǎng)的角頻率和晶體的磁性各向異性等效場(chǎng)決定的本征頻率相等產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)(一個(gè)自轉(zhuǎn)的物體受外力作用導(dǎo)致其自轉(zhuǎn)軸繞某一中心旋轉(zhuǎn)，這種現(xiàn)象稱為進(jìn)動(dòng))共振，從而大量吸收電磁波的能量。與磁性金屬粉相比，鐵氧體材料具有較好的頻率特性，其相對(duì)磁導(dǎo)率較大，且相對(duì)介電常數(shù)較小，適合制作匹配層，在低頻拓寬頻帶方面有良好的應(yīng)用前景，主要缺點(diǎn)是密度較大、溫度穩(wěn)定性較差。為此，研究人員期望通過(guò)調(diào)整材料本身的化學(xué)組成、粒徑及其分布、粒子形貌及分散技術(shù)等提高損耗特性和降低密度[23]。同時(shí)，將納米粒鐵氧體子與其他納米粒子、微米粒子復(fù)合，將磁損耗吸波材料、電阻型損耗吸波材料、介電損耗吸波材料有效地結(jié)合，設(shè)計(jì)出組分及電磁參數(shù)可調(diào)、阻抗?jié)u變利于波阻抗匹配和吸收的梯度功能吸波材料也是實(shí)現(xiàn)強(qiáng)吸收的有效途徑[24]。為降低其密度，改善其分散性，Mu等[25]將鋇鐵氧體用溶膠-凝膠法包裹在陶瓷空心球上，顆粒粒徑為80 nm，最大吸收為31 dB，大于10 dB吸波帶寬為4 GHz，材料的密度僅為1.8 g/cm3。X.Shen[26]等在碳納米管上制備出一維納米鐵復(fù)合材料，純納米管外徑為13nm，納米鐵復(fù)合管直徑可達(dá)35 nm，復(fù)合材料在2GHz時(shí)的μ’、μ’’、ε’和ε’’分別為2.64、1.63、12和2.04。

2.2.2鐵氧體吸收波材料的應(yīng)用

美國(guó)將鐵氧體制備的吸波涂層應(yīng)用到F-117A隱形戰(zhàn)斗機(jī)上;日本NEC公司對(duì)鐵氧體吸波材料進(jìn)行了改進(jìn)，頻帶寬為7 GHz(6～13 GHz)時(shí)，衰減為10 dB;頻帶寬3.7 GHz(8.5～12.2 GHz)時(shí)衰減達(dá)到20 dB時(shí)，總厚度為4.7 mm，單位面積質(zhì)量8 kg/m2。鐵氧體吸波涂層存在的問(wèn)題是密度大、吸波頻率不夠?qū)?、要求涂層較厚、高溫特性差。其發(fā)展方向是與超細(xì)納米粉末和導(dǎo)電磁性纖維吸波劑復(fù)合，提高吸波性能[27]。

2.3環(huán)氧樹(shù)脂

環(huán)氧樹(shù)脂，是熱固性聚合物，其中最重要的是雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，主要用于玻璃鋼、粘合劑和絕緣漆等，具有較大的工業(yè)價(jià)值。環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的粘接性能，不僅能粘接木材、陶瓷，而且能粘接金屬和玻璃等。環(huán)氧樹(shù)脂作為粘接劑，其主要優(yōu)點(diǎn)是電絕緣性能好、化學(xué)穩(wěn)定性高、機(jī)械強(qiáng)度大[28]。

2.3.1環(huán)氧樹(shù)脂的性能

環(huán)氧樹(shù)脂工藝性好，能與多種固化劑、催化劑及添加劑形成性能優(yōu)異的固化物，用途廣泛。在環(huán)氧樹(shù)脂中引入納米粒子進(jìn)行改性被證明是一種十分有效的方法，引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛重視[29]。CNTs有很高的彈性模量和彎曲強(qiáng)度，耐酸堿和高溫，電導(dǎo)率優(yōu)于銅，可作為增強(qiáng)劑和起導(dǎo)電、電磁屏蔽等作用的填料[30~32]，純環(huán)氧樹(shù)脂體積電阻為1012Ω·m，MWN Ts質(zhì)量比為1%時(shí)，表面電阻是1011Ω·m，5%時(shí)為107Ω·m，10%時(shí)降為104Ω·m，與純環(huán)氧樹(shù)脂相比降低了8個(gè)數(shù)量級(jí)[33]。而鐵氧體具有優(yōu)異的磁性能，把兩者結(jié)合起來(lái)與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合能夠?qū)⒔殡姾痛艙p耗有效地結(jié)合起來(lái)，最終達(dá)到提高復(fù)合材料ε’’和μ’’的目的。

環(huán)氧樹(shù)脂最主要的缺點(diǎn)是交聯(lián)固化后質(zhì)脆，耐沖擊和抗應(yīng)力開(kāi)裂的性能較差。將碳納米管與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合可進(jìn)一步提高環(huán)氧樹(shù)脂的電學(xué)和力學(xué)性能。普通雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂耐候性能、耐紫外性能差，原因是分子鏈存在含大量不飽和雙鍵的苯環(huán)。如果為提高耐候性能、耐紫外性，把分子主鏈上的苯環(huán)換成脂肪鏈，就會(huì)大大降低其固化物的力學(xué)性能和耐熱性能;如果把環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈上的苯環(huán)直接氫化，則有可能會(huì)將環(huán)氧基打開(kāi)，還必須使用昂貴的重金屬催化劑和危險(xiǎn)的加壓設(shè)備。因此，李洪春等采用氫化雙酚A和環(huán)氧氯丙烷直接合成一種耐候性能優(yōu)良的環(huán)氧樹(shù)脂—氫化雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂[34]。

2.3.2 CNTs在環(huán)氧樹(shù)脂中的應(yīng)用

隨著碳納米管直徑的增大，相同質(zhì)量碳納米管的體積變大，將越來(lái)越影響環(huán)氧樹(shù)脂的連續(xù)性，進(jìn)而對(duì)樹(shù)脂的力學(xué)性能有較大的影響。但是，由于碳納米管的小尺寸效應(yīng)及表面效應(yīng)等特點(diǎn)，只要將其含量控制在一定范圍，在改進(jìn)環(huán)氧樹(shù)脂電性能的同時(shí)，可以忽略對(duì)力學(xué)性能的影響。劉玲、梁燕民[35]采用混合環(huán)氧樹(shù)脂配方，將常溫下黏度低的環(huán)氧6360以一定比例添加到環(huán)氧樹(shù)脂618中，當(dāng)各種管徑的MWNTs在混合樹(shù)脂中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)4%時(shí)，可以保持樹(shù)脂一定的流動(dòng)性而實(shí)現(xiàn)澆注。

文獻(xiàn)中關(guān)于碳納米管和環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合主要是利用高速剪切分散乳化機(jī)強(qiáng)力攪拌來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果利用雙酚A和環(huán)氧氯丙烷合成環(huán)氧樹(shù)脂，并在這個(gè)過(guò)程中加入經(jīng)過(guò)改性的碳納米管和鍶鐵氧體也是制備高性能環(huán)氧吸波材料的有效方法。

另外，CNTs具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，可以取代金屬填料用來(lái)制備有機(jī)復(fù)合導(dǎo)電材料。且CNTs與有機(jī)物的相容性優(yōu)于金屬，故材料的性能更加穩(wěn)定，而且質(zhì)量更輕，同時(shí)CNTs高達(dá)1 000的長(zhǎng)徑比可以極大地降低復(fù)合材料的滲濾閾值，這是其他填料無(wú)法達(dá)到的[36]。鍶鐵氧體具有較高的矯頑力，同樣是其他替代材料不能達(dá)到的。

2.4碳納米管/鐵氧體/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合吸波材料

杜波等[37]采用KOH活化處理后的碳納米管進(jìn)行化學(xué)鍍鈷，然后均勻分散在環(huán)氧樹(shù)脂中制成碳納米管/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。用弓型法測(cè)量在2.0~18.0 GHz頻段內(nèi)的雷達(dá)吸波性能。結(jié)果表明：碳納米管表面鍍Co后，其磁性能和導(dǎo)電性能得到了明顯改善，復(fù)合材料的吸收峰成功的移至X波段，吸收峰(R<-10 dB)的帶寬明顯拓寬，吸收強(qiáng)度也有所增強(qiáng)。

楊雪梅等[38]用水熱合成法制備了CNTs/鐵氧體復(fù)合納米粉，并引入聚合物基體制備了CNTs/鐵氧體/PVDF(聚偏氟乙烯)三相復(fù)合材料。由于碳納米管具有良好的導(dǎo)電性能，復(fù)合材料中產(chǎn)生了感應(yīng)電流。同時(shí)，偶極子和磁矩之間的耦合作用以及鐵氧體產(chǎn)生的磁共振，使得CNTs/鐵氧體/PVDF三相復(fù)合材料具有良好的電磁波吸收性能。CNTs含量為5%時(shí)，其吸收峰的頻率為14.4 GHz，反射損失率為-13.8 dB，吸收頻帶寬為5 GHz。通過(guò)調(diào)節(jié)三相之間的配比，可以制備出在不同吸收頻帶下應(yīng)用的復(fù)合吸波材料。

目前，碳納米管/鐵氧體/環(huán)氧樹(shù)脂三相復(fù)合吸波材料的研究還鮮有報(bào)導(dǎo)。但已有學(xué)者對(duì)填充、化學(xué)鍍碳納米管與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合吸波材料，碳納米管/鐵氧體/聚合物吸波材料進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。隨著納米制備技術(shù)的進(jìn)一步完善，一定能夠制備出質(zhì)輕、寬頻、高效的三相碳納米管/鐵氧體/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合吸波材料。

3·存在的問(wèn)題

碳納米管、鍶鐵氧體與環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合可以實(shí)現(xiàn)各組元材料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)或加強(qiáng)。用兩者作為添加相與聚合物復(fù)合制得吸波材料，優(yōu)點(diǎn)主要為吸波劑添加量少，易于得到吸收性能好、厚度薄、面密度小的輕質(zhì)復(fù)合材料;對(duì)電磁波的吸收強(qiáng)，且吸波頻率寬;在達(dá)到吸波性能的同時(shí)又能大幅提高復(fù)合材料的力學(xué)性能[16]。

由于碳納米管和鍶鐵氧體的粒徑為納米量級(jí)，因此具有較高的比表面能，處于熱力學(xué)不穩(wěn)定態(tài)，粒子間的范德華力作用使得粒子極易團(tuán)聚，從而影響它們?cè)诃h(huán)氧樹(shù)脂中的均勻分散，不能形成有效的三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)和磁區(qū)域，并且碳納米管與各種聚合物間的黏合力較小，降低了碳納米管的增強(qiáng)效果。若碳納米管和鍶鐵氧體的表面未經(jīng)處理，在與聚合物基體材料復(fù)合時(shí)，就無(wú)法發(fā)揮其特有性能，從而限制了該復(fù)合材料的應(yīng)用，故須對(duì)碳納米管和鍶鐵氧體進(jìn)行一定的分散及改性處理[37~39]，以提高其與基體的親和力。并通過(guò)調(diào)整碳納米管和鍶鐵氧體的含量，改變復(fù)合材料的ε和μ，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同波段電磁波的吸收。

碳納米管和鐵氧體方面，采用合適的工藝方法并控制恰當(dāng)?shù)墓に嚄l件，著重解決極易團(tuán)聚、分散困難以及取向的問(wèn)題，以較大幅度提高碳納米管聚合物基復(fù)合材料的吸波性能和力學(xué)性能。其中，原位復(fù)合方法是解決該問(wèn)題的主要途徑。聚合物基體方面，一是優(yōu)先選擇具有剛性基團(tuán)的聚合物，以滿足制備結(jié)構(gòu)型吸波材料的需要;二是不僅本身應(yīng)有一定的吸波性能，且吸收的頻段最好與碳納米管吸收頻段形成互補(bǔ)，以達(dá)到“寬頻”吸波的目的;三是能與碳納米管形成穩(wěn)定的、結(jié)合牢固的界面;四是重視考慮聚合物基體的耐熱、耐高溫、耐候、耐腐蝕等綜合性能[16]。

4·結(jié)語(yǔ)

綜上所述，碳納米管、鐵氧體與環(huán)氧樹(shù)脂的復(fù)合可以實(shí)現(xiàn)各組分材料的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而能夠經(jīng)濟(jì)有效地利用碳納米管和鐵氧體獨(dú)特的性能，擴(kuò)大環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用范圍。但目前碳納米管/鐵氧體/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還有許多問(wèn)題亟待解決[40]。例如，目前碳納米管與環(huán)氧樹(shù)脂基體間的相互作用機(jī)理、結(jié)構(gòu)表征、結(jié)構(gòu)與物理性能之間的關(guān)系、制備工藝條件等研究工作還不系統(tǒng)化，阻礙了碳納米管/鐵氧體/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的工業(yè)化生產(chǎn)。利用多學(xué)科的交叉研究，吸波材料在材料的選擇上將有更大的空間，特別是與具有不同電磁特性材料的復(fù)合，將大幅提高材料的吸波性能。納米技術(shù)在吸波材料制備過(guò)程中的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的蓬勃發(fā)展和最優(yōu)化理論的運(yùn)用，都推進(jìn)了吸波材料的飛速發(fā)展?？梢灶A(yù)見(jiàn)，吸波材料普遍應(yīng)用將成為21世紀(jì)材料科學(xué)中的又一重大變革，必將對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生活等方面帶來(lái)深刻的影響。