多孔螺旋碳纤维低成本制备和增强吸波性能研究

曹奇益，刘兴龙，祝淑媛，文亚东，王志俊,2，孙宇峰,2，陶 锋,2*

(1.安徽工程大学 材料科学与工程学院,安徽 芜湖 241000；2.安徽省高性能有色金属实验室,安徽 芜湖 241000)

随着信息化、电气化程度的不断提高，电磁波(微波)污染问题日益突出，已成为继空气污染、水污染和噪声污染之后的第四大环境污染问题，危及人体健康、航空安全和国防安全等，为此，需要不断研制和开发新型高性能吸波材料(MA)。理想的吸波材料不仅应具备“轻、薄、宽、强”的性能特点，还要考虑其厚度、重量、损耗能力和有效带宽等。目前，针对不同波段已开发出了多种微波吸收材料如铁氧体材料、碳基材料(石墨烯、碳纳米管、炭黑、多孔碳等)等，并探索了各类材料的微波吸收机理。

螺旋碳纤维(SCFs)材料作为一种拥有独特手性螺旋结构的新型碳材料，具有高比表面积、超弹性、良好的稳定性和导电性、优异的电磁交叉极化能力和场发射性能等。其独特的结构特性和多功能性使SCFs在微/纳米弹簧、微纳器件、传感器、驱动器、能量存储与转化等领域拥有巨大的应用前景。特别是相对于其他碳材料，其独特的螺旋结构能使入射的电磁波发生交叉极化，产生电耦合与磁耦合，使电磁波转化为热能而耗散，促进了材料对电磁波的吸收性能。少量SCFs(1%～2%)的加入即可在2.0～18.0 GHz频率范围内有效地吸收电磁波，使其成为一种新型高效的介质损耗类微波吸收材料。此外，引入介电材料和磁性材料(导电聚合物、磁性金属、铁氧体和陶瓷等)可改善碳基材料的阻抗匹配特性，并引入更多的损耗机制(如磁损耗、更多种类的极化损耗等)，能有效提升材料的吸波性能。……