纳米氧化铜/磁性金属/碳纤维复合材料原位生长及其吸波机理研究

In this project, the nano-CuO/magnetic metal/carbon fiber composites will be synthesized by a simple chemical deposition and thermal oxidation method. The composites are expected to exhibit strong absorption, wide-frequency, lightweight and ultrathin microwave absorption properties. In order to investigate the morphology, the structure and magnetic properties, the composites will be characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), transmission electron microscope (TEM), and superconductivity quantum interference device (SQUID). Furthermore, the possible in-situ growth mechanism and microwave absorption mechanism of the composites will be discussed. In particular, on the basis of the investigation of the influence on the composition and structure of the magnetic metal, the microwave absorption mechanism of the nano-CuO/magnetic metal/carbon fiber composites is discussed. Finally, it is believed that the match of dielectric loss and magnetic loss of the nano-CuO/magnetic metal/carbon fiber composites will lead to the excellent microwave absorption properties. It is important to synthesize nano-metallic oxide/magnetic metal/carbon fiber multiple composites by thermal oxidation for properly solving the electromagnetic interference (EMI) problem and enhancing battlefield viability.

本项目拟采用化学沉积和热氧化方法，合成具有吸波能力强、吸收频带宽、质量轻和厚度薄等综合吸波性能的纳米CuO/磁性金属/碳纤维复合材料。通过XRD、SEM、EDS、TEM以及SQUID等现代分析手段，考察纳米CuO/磁性金属/碳纤维复合材料的结构、形貌及磁性，研究其原位生长机理；重点研究磁性金属的引入对纳米CuO/碳纤维复合材料的成分、结构及其吸波性能和稳定性的影响，结合能带原理、极化原理以及磁性金属的动态磁化等理论，深入探讨纳米CuO/磁性金属/碳纤维复合材料的吸波原理；并通过对其改性以提高介电损耗和磁损耗的匹配度，增强复合材料的吸波性能。这不仅对热氧化方法制备纳米金属氧化物/磁性金属/碳纤维复合材料，开发纳米CuO新型吸波材料和发展多元复合吸波材料体系有一定的基础研究意义，而且对切实解决电磁干扰问题和增强军事隐身能力具有重要的应用价值。

近年来，微波吸收材料已经成为解决电磁干扰问题和提高隐身能力的研究热点，即利用通过对微波吸收材料结构和成分来实现对电磁参数的调控。而通过调配电磁参数改善匹配关系，是能否使吸波材料达到对入射电磁波强损耗的关键。本项目采用电沉积和热氧化方法制备纳米氧化铜/镍/碳纤维多层复合吸波材料。在氧化铜纳米线/碳纤维复合材料结构中，研究嵌入不同结构和厚度的镍薄膜对复合材料电磁参数的影响及对电磁波损耗的效果，并得出多孔结构镍有利于复合材料的电磁损耗和吸收机理。随后利用水热法和热氧化方法制备纳米氧化铜/碳空心微球复合吸波材料，探讨了腔体结构对电磁损耗的贡献和物理机理。为合成理想微波吸收材料提供依据。项目执行期间共发表SCI论文3篇，国际会议论文1篇，北大核心期刊1篇。全部标注自然科学基金项目资助。在基金支持下协助培养毕业研究生3名，在读研究生2名。授权国家发明专利1项。