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1、介孔碳金属纳米复合材料的制备及雷达介孔碳金属纳米复合材料的制备及雷达/ /红外隐身特性红外隐身特性 本文综合运用嵌入气腔法和分块设计法,制备具有介孔结构的碳/金属 （金属 氧化物）复合材料,利用这种复合材料丰富的多孔结构和阻抗匹配能力有效衰减 雷达波,同时通过成分调整,使这种复合材料在 814m 波段具有较低的红外发 射率,从而为制备轻质、 高效的隐身材料提供理论和技术参考。主要内容有:运用 分块设计法,制备介孔碳和铁氧体的纳米复合体,实现介观尺度的阻抗匹配。 实验过程中采用两步溶剂热法制备葡萄糖基碳包覆铁氧体,经 500热处理 后获得介孔碳为壳、铁氧体为核的微粒,1000煅烧后为 Fe/C
2、核壳结构粒子。 这 种葡萄糖基碳包覆铁氧体粒子在 814m 波段的红外发射率可以降低至 0.5 以 下,且对 0.518 GHz 频段电磁波的吸收较强,有效吸收带宽超过 4 GHz。 1000热处理后,吸波剂的匹配厚度 29 mm 范围内最小反射率均低于-20 dB,其吸收峰主要集中在低频段。 提出运用嵌入气腔设计的理念,尝试用三元共组 装法制备碳与金属氧化物的复合材料。 依据表面活性剂 F127 的模板导向作用,分别以柠檬酸铁、异丙醇铝、 酞酸丁 酯为金属源,制备 C-Fe2O3、 C-Al2O3和 C-TiO2复合材料。这种复合材 料中金属氧化物与碳互为支撑,具有二维六方有序介孔结构。 实
3、验发现,加入金属氧化物后,复合材料的红外发射率保持在 0.40.55 之 间,较纯介孔碳有明显降低。同时,该复合材料对电磁波的吸收峰明显宽化,有效 吸收带宽可达 6.7 GHz,最小反射率为-52.4 dB。 在嵌入气腔设计理念的基础上,进一步发挥磁性金属具有较大饱和磁化强度 的效能。首先采用溶剂蒸发诱导自组装方法获得含磁性金属的有序介孔 C-SiO2纳米复合材料,通过高温热处理在复合材料中实现-Fe 纳 米晶原位生长。 这种方法增强了复合材料的磁损耗,700煅烧后表现出多频段吸收特性,有 效吸收带宽可达 5.1 GHz。继续添加第二种金属（如 Co、Ni、Cu 等）,调节匹配 厚度可使反射损
4、耗频段涵盖 2.818 GHz。 同时,该复合材料的红外发射率可由纯 C-SiO2的 0.677 降低至 0.498。另外,有序介孔碳中磁性金属的植入还能通过浸渍负载法实现。 有序介孔碳粉体浸渍四羧基酞菁铁溶液负载后,经 700煅烧,通过调节匹 配厚度可使该复合材料的电磁波吸收峰覆盖 3.118 GHz。阻抗匹配和电磁能量 的快速损耗是有序介孔复合材料具有较好电磁波吸收性能的主要原因。 介孔碳中引入磁性组分形成纳米复合材料,容易实现材料与自由空间的阻抗 匹配。另外,复合材料具有丰富的孔道结构、高的比表面积和独特的界面效应, 可以发挥磁性组分高损耗的优势,结合介孔碳的电导损耗和介电弛豫,电磁波经 介孔结构定向传导后被耗散,得以充分吸收,并能获得较低的红外发射率,形成了 符合需要的轻质、高效的隐身复合材料。