电磁功能复合材料研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

电磁波在现代生活中和人类生活密切相关，一方面在通信、医疗、探测等领域发挥了重要作用；另一方面，电磁波也有一些负面作用，它产生的电磁辐射及干扰，不仅影响电子设备的正常工作，也对人类身体健康造成伤害。为了降低这些不利影响，科研人员采用吸波材料来吸收这些有害的电磁波能量。吸波材料是指能吸收、衰减入射的电磁波，并将其电磁能转换成热能或其它形式的能量而耗散掉。或使电磁波因干涉而消失的一类材料1。理想的吸波材料应该具有吸收频带宽、厚度薄、轻质高效、良好的化学稳定性、抗腐蚀等优点。传统的磁性金属材料在吸波上有一定功效，但密度较大，且易腐蚀，在一些特殊环境下不能使用。因此，制备轻质高效的电磁波吸收复合材料具有重大应用价值。

随着微波和通讯技术的飞速发展，日趋严峻的电磁污染问题的出现以及军事设施隐身的迫切需要，微波吸收、屏蔽材料及其技术研究与应用受到了广泛关注”以2。目前关于吸波材料的理论和实验研究在国内外取得了显著的进展。根据电磁波在材料中损耗机理，可将吸波材料分为四种类型：电导损耗型吸波材料、介电损耗型吸波材料、磁损耗型吸波材料以及复合型吸波材料。非磁性金属粉末、石墨(炭黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯等3,4)、视黄基席夫碱盐和导电高分子等都属于导电损耗型。当吸波材料受到外界磁场感应时，电导型吸波材料在导体内产生感应电流，感生电流以热的形式损耗掉，入射的电磁能主要衰减在电阻上。zno、sic、mn02、sn02、bati03等属于介电损耗型吸波剂，其机理主要是电介质的极化驰豫损耗。铁氧体、铁磁性金属粉等属于磁损耗型，它们主要是通过磁滞损耗、涡流损耗、剩余损耗和铁磁共振等机制来吸收电磁波。单纯的电导损耗、介电损耗、磁损耗吸波材料由于吸波性能较低、频带宽度较窄，其应用受到了限制。因此，发展复合吸波材料是近几年来研究的重点。国内外不同的研究机构对不同的复合材料进行了深入研究，取得了瞩目的成就。

到目前为止，人们在碳纳米管的导电性、介电性能及微波吸收／屏蔽性能方面做了大量的研究5。清华大学luogh研究小组6系统研究了cnt／聚合物混合材料的吸波性能。实验发现，cnt在6.18ghz范围内具有很强的介电损耗值，其介电损耗正切高达2.5。活性炭材料是另外一种常用吸波添加剂。美国umpqua研究机构的atwaterje等7研究了活性炭在24-191℃范围内的变温介电常数结果，测试频率为0.2-26ghz。石墨及石墨烯材料是另外一种重要的电损耗吸波材料8.吉林大学yanghb等人9报道了通过球磨获得片状石墨，并研究球磨时间超声分散时间以及片状石墨吸波剂含量对最终吸波性能的影响。此外，南京大学钟伟研究组10通过环境友好的化学气相沉积法制各了碳纳米纤维、们状碳纳米管、链状纳米球。北京理工大学曹茂盛研究组11通过简单的陶瓷加工过程制备了短碳纤维／二氧化硅复合物，研究了改化合物在温度范围30--600℃之间的介电和微波吸收性能。

2. 研究的基本内容与方案

本论文主要研究不同介电填料、磁性填料对乙烯基、环氧树脂电磁性能的影响。重点研究四氧化三铁、炭黑、石墨烯/羰基铁粉作为填料的树脂基复合材料的制备，并通过电磁性能测试，研究不同体系复合材料的电磁特性及吸波性能。

通过论文学习，了解不同材料的电磁性能，调节四氧化三铁、炭黑、石墨烯/羰基铁粉等填料的用量，制备不同梯度的填料填充的树脂基复合材料。最后通过测试其介电常数、磁导率等，得出其阻抗匹配特性、微波衰减特性及吸波性能。主要步骤如下：

（1）了解使用填料的主要性能以及用途；

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献，确定方案，完成开题报告。

第4-8周：完成复合材料制备；

第9-10周：完成复合材料测试样品的制作；

4. 参考文献（12篇以上）

1．李斌鹏，王成国，王雯，材料导报 26，9-14(2012).

2．童国秀，官建国，樊希安，王维，宋发辉，无机化学学报24，270—274(2008).

3.f.qin，c.brosseau，appl.ehys.lett.100(4)，046101(2012).