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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

随着世界科技发展，吸波材料在各个方面都有着极为重要的应用，但是制备吸波材料所用到的基本材料，例如空心碳，成本较高，且制备工艺复杂，所以此研究使用植物水芹为原材料进行加工得到碳材料，大大降低制备成本，并且制备过程简单，而在碳材料表面大量镀镍，可以有效地结合碳材料和金属镍在吸波性能上的优点。此课题重点研究碳镍复合材料的介电常数等电磁学性能指标，并进一步探索产物的吸波性能。

国内外研究现状

当今世界科技不断发展，吸波材料在民用方面和军事方面都有着重要的应用，在民用方面，吸波材料应用于各类高楼大厦玻璃墙表面涂层，能够有效地降低光污染以及减少电磁波对环境造成的不良影响，在军事方面，隐身技术是重点发展的军事技术的之一，研究材料吸波性能的意义将非常重大，目前，想要实现隐身技术有两大途径：（1）通过外形设计减小雷达探测波的反射截面，此种方法受限于环境及战术技术指标，实现起来具有一定的困难；（2）应用吸波材料，因为吸波材料易于制备且易于实装，所以吸波材料成为了隐身技术的研究重点。然而，普通单一类型的材料吸波性能有限，很难达到理想吸波材料的标准，因此，我们要将多种不同特性的材料进行复合，以寻求理想的吸波材料。目前, 国内外针对材质轻、吸收频率宽和低成本的新型高性能电磁波吸收材料开展了诸多研究。碳材料，如碳纤维、石墨烯、碳纳米管等被证明是有效的吸波材料，由于其低膨胀系数、高导热性和导电性, 特别是成本低等优势被广泛研究。例如，以850℃和950℃时炭化的实心纤维作吸收剂的吸波材料低于-10db的反射率带宽均为oghz,以850℃和950℃时炭化的中空多孔炭纤维（hpcfs）作吸收剂的吸波材料低于-10db的反射率带宽分别为3.05ghz和2.62ghz。三层优化设计后的吸波材料在2-18ghz频率范围内,d=3mm时,最低反射率为-15.33db,对应的频率为7.60ghz,其反射率≤-5db的带宽为12.36ghz。与单层hpcfs雷达吸波材料相比,反射率≤-5db的带宽增加,反射率峰值较单层吸波材料的更低。 以hpcfs为吸收剂的吸波材料在3.04mm时,最低反射率为-9.25db,低于-8db反射率带宽为2.15ghz,添加炭黑和炭纤维匹配层后低于-8db反射率带宽分别为10.60ghz和10.26ghz。 添加频率选择表面（fss）可以改善和提高hpcfs吸波材料的吸波性能,fss的位置、尺寸大小对吸波性能影响较大,调节fss的位置、尺寸大小可以制备在厚度为3.0mm,密度为1.0g/cm~3时,反射率低于-10db的带宽为11.18ghz的hpcfs吸波材料。 上述研究表明,hpcfs可作为一种轻质的雷达波吸收剂来使用,结合材料的结构设计可制备出轻质、宽频的吸波材料。^[13]然而, 碳材料是一种属于介电损耗的电磁波吸收材料, 当使用纯碳质材料时, 其低磁损耗和高反射系数影响材料的吸波性能。因此，碳材料的吸波性能改善成为研究的热点之一，常用的方法是添加或者负载磁损耗材料来增强碳复合材料的吸波性能。例如，多壁碳纳米管可以极大提高水泥基复合材料的电磁吸波性能。在2-8ghz范围内,多壁碳纳米管掺量为0.6%的水泥砂浆试样能够显著吸收反射率峰值附近区域的电磁波。在8-18ghz范围内,多壁碳纳米管掺量为0.9%的水泥砂浆试样低于-10db的频率带宽达到7.1ghz。多壁碳纳米管掺量为0.6%,试样厚度为35mm的水泥砂浆试样,在8-18ghz范围内的反射率值在-8db和-10db之间稳定变化,表现出良好的宽频吸波性能。多壁碳纳米管/二氧化锰复合吸波剂对水泥基复合材料吸波性能的增强效果明显,当二氧化锰掺量为10%时,多壁碳纳米管/二氧化锰水泥基复合材料的吸波性能在12-18ghz频率范围内有较明显的提高,其反射率在18ghz达到最低值-11.2db,低于-10db的频宽在8-18ghz范围内达到4.0ghz。^[14]

微波处理的还原氧化石墨烯(m-rgo)与沸石(naa)复合所得材料具有良好的吸波性能,且该材料为电损耗型吸波材料。fe_3o_4/naa/m-rgo三元复合吸波材料,吸波性能测试表明该材料为电损耗型吸波材料,不仅在低频具有较强的吸波能力,并且在高频仍具有4.0 ghz的有效吸收带宽。naa型沸石的存在有利于电磁波的吸收,并且晶化24 h naa型沸石具有立方体和颗粒状两种形态,能够充分分散m-rgo,提高材料吸收电磁波的能力。考察石墨烯含量对复合材料吸波性能的影响,不同组分的复合材料并研究其结构与性能,结果表明,三种比例的复合材料都具有较好的吸波性能,只是随着石墨烯含量的增加反射损耗峰值先减小后增加,对应频率从低频向高频移动。其中吸波性能较好的是组分比例为fe_3o_4:naa:m-rgo=1:9:10。该复合材料的反射损耗达到-60.3 db,并且厚度从2.0-5.5 mm变化时有效吸收频率覆盖范围为3.9-18 ghz,各厚度的吸收峰值都小于-30 db。^[15]金属镍属于软磁性能较好的金属磁性材料，例如，十六烷基三甲基溴化铵（ctab）制得的镍吸波性能较好,2mm厚度下,在6.5ghz的最大吸收峰值为-16.7db,且小于-10db的带宽为0.8ghz。样品厚度为4mm时,出现了三个吸收峰,吸收小于-10db的带宽为第一个吸收峰为0.4ghz,第二个吸收峰为0.3ghz。^[16]而将软磁性能较好的ni金属磁性材料负载到碳材料上, 可以有效地融合介电损耗与磁损耗材料的优点, 制备出轻质、吸收频带宽的吸波复合材料。

2. 研究的基本内容

1.以水芹为原料高温碳化制备碳材料；

2.使用化学镀法制备碳/镍复合材料；

3.对获得碳/镍复合材料进行tem，sem表征；

3. 实施方案、进度安排及预期效果

实施方案：

1.确定论文题目；

2.确定论文研究目标；

4. 参考文献

[1]邓亚锋. 化学镀和电镀铁工艺的研究[d].电子科技大学,2011.

[2]黄飞. 生物质碳材料、fe_3o_4/c复合材料的制备与吸波性能研究[d].淮北师范大学,2018.

[3]徐海涛. 微纳米碳铁复合材料的制备与表征[d].中国科学院研究生院（理化技术研究所）,2009.