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碳纳米管对电磁波,特别是微波的屏蔽与吸收一直是人们关注和研究的重要课题之一。研究表明,碳纳米管材料的微波吸收特性与其化学组成、几何结构和生长过程等有着密切的关系。碳纳米管的介电常数较大,磁导率较小,而在微波频段下,高的磁导率实部与虚部以及与之相适应的介电常数是构成宽频带吸波材料的基础。由于碳纳米管的磁导率相对较小,限制了其作为吸波材料应用上性能的进一步提高。为了增强和改善碳纳米管材料的微波吸收性能,本研究工作以碳纳米管为基材,设计合成了一系列新型改性碳纳米管雷达吸波材料体系。
采用改进的热分解方法,制备了磁性金属Fe填充碳纳米管复合材料:湿化学技术法制备了磁性金属Co填充碳纳米管复合材料及La2O3:Eu3+纳米粒子填充碳纳米管复合材料；并利用活性炭为碳源,二茂铁为催化剂前驱体,采用热分解方法制备了Fe填充碳纳米管复合材料。丰富和发展了碳纳米的制备及金属填充碳纳米管的方法,测量分析了相关体系的结构特征,研究了材料的介电参数和磁导率参数及其雷达吸波性能特性。研究发现,磁性金属Fe、Co及La2O3:Eu3+纳米粒子填充改性的碳纳米管复合材料的吸波性能相对于未改性的碳纳米管有较大的提高。相比未改性的碳纳米管的最大反射损耗-11.3dB,反射衰减<-10dB的频宽1.8GHz,Fe填充碳纳米管的最大反射损耗提高到-22.73dB,反射衰减<-10dB的频宽为4.22GHz；Co填充碳纳米管的最大反射损耗提高到-39.32dB,反射衰减<-10dB的频宽为4.0GHz；La2O3:Eu3+纳米粒子填充碳纳米管的最大反射损耗提高到-25.64dB,反射衰减<-10dB的频宽为2.21GHz。
从材料在未来空间目标上具有潜在的应用前景的角度,对材料在空间高低温环境下的性能进行了较为系统的研究,包括空间高温环境、空间低温环境及空间高低温交变环境。通过对所制备的一系列改性碳纳米管复合吸波材料在空间高低温环境中其吸波性能的研究,分析结果表明:当把材料置于高温环境时,相对于其它的室温、低温及高低温交变环境可获得较好的吸波性能；在室温、低温、高温及高低温交变环境中材料的最大反射损耗大小遵循这样的规律:R.L.高温>R.L.室温>R.L.低温>R.L.高低温交变；La2O3:Eu3+纳米粒子填充碳纳米管复合吸波材料在不同的温度环境中具有良好且稳定的吸波性能。