碳纖維增強碳基復合材料被認為是一種理想的輕質(zhì)材料，具有出色的高溫機械性能。然而，它們的高導電性導致隱身應用對電磁波 (EMW) 的強烈反射而不是吸收。為了應對這一挑戰(zhàn)，通過前體衍生法制造了一種由多尺度損耗相（碳納米管 (CNTs)、SiC 納米線 (SiCnws) 和碳纖維 (Cf)）和阻抗匹配相（SiOC 陶瓷）制成的新型碳基復合材料。制備的 SiCnws/CNTs/Cf-C/SiOC (SCC-CS) 復合材料在厚度為 1.9 mm 時表現(xiàn)出 2.4 GHz 的有效吸收 (EAB) 和 X 波段的最小反射損耗 (RLmin) 為 −58.44 dB（99% 吸收）。復合材料的 EMW 吸收歸因于復合材料中的多導電相和 SiOC 引起的多種損耗機制和與自由空間的良好阻抗匹配。此外，制備的復合材料還具有隔熱性能，并能有效實現(xiàn)雷達截面（RCS）減縮，是一種很有前途的結(jié)構(gòu)與功能一體化航空航天復合材料。
圖 1. SiCnws/CNTs/Cf-C/SiOC 復合材料的制備過程圖。
圖2 不同呋喃樹脂、SiOC、SiCnws/CNTs/CFs@SiOC含量的SCC-CS復合材料的XRD譜圖（a、b） 不同呋喃樹脂、SiOC、SiCnws/CNTs/CFs@SiOC含量的樣品的拉曼譜圖（c、d）。
圖 3. SCC-CS 復合材料的表面形貌（a–c）。SCC-CS 復合材料的高倍放大圖像（d）以及相應的 C、Si 和 O 元素分布（e–g）。SCC-CS 復合材料的 TEM 圖像（h–m）。插圖為相應的 SAED 圖像和放大圖。
圖 4. 樣品 SCC-CS-1 (a, b)、SCC-CS-2(d, e)、SCC-CS-3(g, h) 和 SCC-CS-4(j, k) 在不同頻率和厚度下計算出的理論 RL 值和相應投影圖的 3D 圖。樣品特定厚度的 RL 值與頻率的關(guān)系 (c) SCC-CS-1、(f) SCC-CS-2、(i) SCC-CS-3 和 SCC-CS-4 (l)。
圖 5. 樣品 SCC-CS-5 (a, b)、SCC-CS-6 (d, e)、SCC-CS-7 (g, h) 和 SCC-CS-8 (j, k) 在不同頻率和厚度下計算出的理論 RL 值和相應投影圖的 3D 圖。樣品特定厚度的 RL 值與頻率的關(guān)系 (c) SCC-CS-5、(f) SCC-CS-6、(i) SCC-CS-7 和 SCC-CS-8 (l)。
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圖 6. SCC-CS 復合材料的 ε′ (a)、ε′′ (b) 和 tan δ (c) 值隨頻率的變化。實部和虛部介電常數(shù)之間的關(guān)系 (d、e)。直流電導率 (f)。反射損耗 (g)、衰減常數(shù) (h) 和阻抗匹配特性 Z (i) 的比較。
相關(guān)科研成果由西北工業(yè)大學Hejun Li等人于2024年發(fā)表在Journal of Materiomics（https://doi.org/10.1016/j.jmat.2024.04.010）上。原文：SiCnws/CNTs/Cf-C/SiOC composites with multi-scale lossy phases for simultaneous electromagnetic wave absorption and thermal insulation
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmat.2024.04.010
