碳纳米管_聚合物复合吸波材料的研究进展.pdf

2012年第6期CARBONTECHNIQUES2012№6
第31卷炭素技术Vol．31

·综合述评·
碳纳米管/聚合物复合吸波材料的研究进展

麻永帅，李铁虎，赵廷凯，侯翠岭，杜丽，程涛
（西北工业大学材料学院，陕西西安710072）
摘要：简要介绍了吸波材料研究的重要性，综述了碳纳米管/聚合物吸波材料的研究现状，主要包括碳纳米管/环氧树脂（ER）
复合材料、碳纳米管/聚苯胺（PANI）复合材料以及碳纳米管/聚氯乙烯（PVC）复合材料的制备方法和吸波性能；并展望了碳纳米
管/聚合物复合材料在航天工业领域的发展方向。
关键词：碳纳米管；聚合物；复合材料；吸波材料
中图分类号：TB332；TB34文献标识码：A文章编号：1001-3741（2012）06-A28-04

Researchprogressoncarbonnanotube/polymercomposites
MAYong-shuai,LITie-hu,ZHAOTing-kai,HOUCui-ling,DULi,CHENGTao
(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,NorthwesternPolytechnicalUniversity,ShaanxiXi’an710072,
China)
Abstract:Inthispaper,theresearchimportanceofelectromagneticwaveabsorbingmaterialsisbrieflypresented.Theresearch
progressoncarbonnanotube/polymerelectromagneticwaveabsorbingmaterialsisreviewed.Thepreparationmethodsandelectro-
magneticwaveabsorbingpropertiesofCNT/ER,CNT/PANIandCNT/PVCcompositesaremainlyintroduced.Alsothedevelopment
trendsofcarbonnanotube/polymercompositesinaerospaceindustryaresummarized.
Keywords:Carbonnanotubes;polymer;composites;electromagneticwaveabsorbingmaterials

吸波材料是一种重要的功能材料，它在隐身技引发了一个研究热潮。碳纳米管是由类似石墨结构
术、微波通讯、微波暗室、防止电磁污染以及抗电磁的六边形网格卷曲而成的中空“微管”，其管径范围
辐射等方面得到了广泛的应用[1]。随着各种新型雷分别为0.4~3nm和1.4~100nm，多壁碳纳米管由
达、精确制导武器以及先进探测器的问世，对通常若干层间距为0.34nm的呈六边形排列的碳原子构
的武器装备构成了极大的威胁，为了极大地提高武成数层到数十层的同轴圆管组成。
器平台在战争中的生存能力及战斗能力，世界各国纳米材料粒子（1~100nm）远小于红外线和雷
都在努力发展隐身技术。所谓隐身技术实质是在一达波波长，因此纳米材料对红外线及微波的吸收性
定的探测环境中控制、降低各种武器的特征信号，较常规材料强。随着尺寸的减小，纳米微粒材料有
使其在一定的范围难以被发现、识别和攻击的技很大的比表面积，而随着表面原子比例的升高，晶
术。目前，雷达作为最主要的远程探测手段，因而雷体缺陷增加、悬挂键增多，容易形成界面电极极化，
达隐身技术成为各国研究的焦点。并且高的比表面积又会造成多重散射，这是纳米材
早在20世纪80年代就已有文献报道中空纳料具有吸波能力的重要原因。宏观量子隧道效应的
米碳管的生成[2-4]，但当时并没有引起科技界的足够存在使得纳米粒子的电子能级分裂，分裂的能级间
重视。直到1991年Iijima[5]通过高分辨电子显微镜隔正好处于微波的能量范围（10-2~10-4eV），这为碳
发现了碳纳米管，碳纳米管才以其独特的结构和优纳米管的吸波创造了新的吸波通道。在微波场的辐
异的力学、电学、化学性能，很快在科技界及产业界射下，原子和电子运动加剧，促使磁化，使电子能转
化为热能，从而增加了对电磁波的吸收[6]。碳纳米管
基金项目：教育部博士学科点专项科研基金
还具有吸收峰的等离子共振频移，可通过改变尺寸
(20096102120016,20116102110014)，国家自然科学基金
控制吸收边的位移[7]，从而控制吸收频带的带宽。这
(51172184)，中国航天科技创新基金(CASC200906,
是碳纳米管制备可控吸波频率复合材料的理论基
CASC201106)，西工大基础研究基金(JC201