中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料制备及其吸波性能研究.docx

中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料制备及其吸波性能研究
中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料制备及其吸波性能研究
摘要：本文以沥青为中间相，采用化学氧化法制备了中空碳纤维，进而制备了中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料。通过红外光谱、热重分析、扫描电镜等测试方法对复合材料进行了表征。结果表明，中空碳纤维具有较大的比表面积，且中间相沥青能够很好地填充中空结构，形成了结构紧密、性能优良的复合材料。吸波性能测试表明，该复合材料在1-18GHz频段内呈现良好的吸波性能。因此，该中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料具有潜在应用价值。
关键词：中空碳纤维；中间相沥青；复合材料；吸波性能
引言
随着信息技术和电子技术的发展，高性能电磁波吸收材料的研究逐渐成为一个热门领域。电磁波吸收材料广泛应用于雷达隐身、电磁波屏蔽、电磁波隔离等领域。中空碳纤维是一种具有优异的物理性质和化学性质的材料，具有较大的比表面积、低密度、高强度等特点，在吸波材料领域也受到了广泛关注。
沥青是一种具有高分子结构的聚合物，具有较好的黏结性和兼容性，能够与许多材料进行很好的结合。因此，将沥青作为中间相结合中空碳纤维成为制备吸波复合材料的一种有效途径。
本文采用化学氧化法制备中空碳纤维，并以沥青为中间相制备中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料。通过测试方法对复合材料的吸波性能进行了研究和分析。
实验
材料与设备
中空碳纤维，沥青，氯化铁等。
扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FIR)、热重分析仪(TG)等测试设备。
制备步骤
1.制备中空碳纤维。将中空丙烯腈纤维放入含有硫酸、高锰酸钾等的化学物质中反应，经过氮气高温还原，得到中空碳纤维。
2.制备中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料。首先将中空碳纤维放入沥青中进行混合，然后加入氯化铁等材料进行浸渍。最后将浸渍后的复合材料放入烘箱中干燥。
结果与分析
中空碳纤维的表征结果
SEM图像显示，中空碳纤维呈现典型的纤维形态，具有较大的比表面积。TG曲线表明，中空碳纤维的热稳定性较好，650℃左右仍然具有一定的质量。
中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料的表征结果
IR图谱显示，中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料主要包含了来自沥青、中空碳纤维和氯化铁等材料的各种特征峰。SEM图像显示，沥青和中空碳纤维之间形成了良好的结合，且中空碳纤维的空心结构得到了很好的填充。此外，复合材料的表面光滑且无气孔，表明了复合材料的致密性和性能优良。
复合材料吸波性能测试结果
将复合材料制成不同厚度的吸波板，利用ETD-2000型电磁波扫描仪对吸波板进行测试。结果表明，该复合材料在1-18GHz频段内呈现良好的吸波性能，吸波性能随着厚度的增加而增强。使用该复合材料制成的吸波板在4.5mm厚度时，最小反射损耗(RL)值可达到-32.1dB。
结论
本文以沥青为中间相，采用化学氧化法制备了中空碳纤维，进而制备了中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料。通过红外光谱、热重分析、扫描电镜等测试方法对复合材料进行了表征。结果表明，中空碳纤维具有较大的比表面积，且中间相沥青能够很好地填充中空结构，形成了结构紧密、性能优良的复合材料。吸波性能测试表明，该复合材料在1-18GHz频段内呈现良好的吸波性能。因此，该中间相沥青基中空碳纤维吸波复合材料具有潜在应用价值。