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近年来,随着反隐身雷达技术的不断发展,对用于武器装备的隐身材料提出了越来越高的要求,不仅要求材料对电磁波的吸收能力强,吸收频带宽,而且还要求材料具有厚度薄、质量轻、化学稳定性好,并且兼具力学承载能力。石墨烯具有比表面积大、密度小、化学稳定性好、电导率高等一系列优点,是一种具有潜力的吸波隐身材料。然而,单独使用石墨烯作为吸波材料时,由于其较高的电导率,使其与空气的阻抗系数不匹配,造成电磁波在其表面容易发生反射,进而造成吸波隐身效果不理想。所以,如何将介电损耗型的石墨烯与具有磁损耗机理的磁性材料通过合适的技术手段进行匹配复合,制备具有多重电磁损耗机制和特殊结构的复合型吸波隐身材料乃是当今具有挑战性的技术难题。本论文从材料结构设计出发,设计了具有空心结构的还原氧化石墨烯微球;首次使用油包水与高温煅烧两步法相结合的自组装技术,将磁性纳米粒子引入到具有空心结构的石墨烯微球中,成功制备了三种负载有不同磁性纳米粒子的还原氧化石墨烯复合微球(Air@rGO€Co、Air@rGO€Ni和 Air@rGO€Fe3O4)。采用射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)和振动样品磁强计(VSM)等分析测试手段,深入的研究了负载有磁性纳米粒子空心还原氧化石墨烯微球的物相结构特征、微观结构形貌、表面化学成分及其磁响应特性。通过矢量网络分析仪,测试了空心复合微球的电磁特性参数,并用Matlab软件系统地研究了在1-18GHz雷达波范围内,磁性纳米粒子种类与含量对Air@rGO€Co、Air@rGO€Ni和Air@rGo€Fe3O4复合微球吸波性能的影响及其变化规律。最后,探讨了空心复合微球对电磁波的损耗机制。研究结果表明:创制的三种复合微球均具有优异的吸波性能和耐腐蚀特性,其电磁波吸收强度和有效吸收频宽都远大于纯还原氧化石墨烯和纯磁性纳米粒子。Air@rGO€Co复合微球在匹配厚度仅为2.2mm达到最优的吸波性能,其最小反射率为-68.1dB,反射率小于-10dB的频宽达到7.1GHz。在盐酸溶液浸泡5d后,Air@rGO€Co复合微球的饱和磁化强度仅下降了 7.5%;在厚度为2.8mm时吸波性能达到最优,其最小反射率值达到-50.4dB,反射率小于-10dB的频宽为6.1GHz。Air@rGO€Ni复合微球最小反射率为-59.7dB,反射率小于-10dB的频宽达到4.8GHz,匹配厚度为2.7mm。在盐酸溶液浸泡5d后,Air@rGO€Ni复合微球的饱和磁化强度仅下降了4.8%;当匹配厚度为3.0mm时具有最优的吸波性能,其最小反射率值达到-48.3dB,反射率小于-10dB的频宽为4.2GHz。Air@rGO€Fe34复合微球在匹配厚度为2.8mm时吸波性能达到最优,其最小反射率为-52dB,反射率小于-10dB的频宽达到7.2GHz。在0.1mol/L的盐酸溶液浸泡5d后,Air@rGO€Fee3O4复合微球的饱和磁化强度仅下降了6.5%;匹配厚度为3.5mm时达到最优吸波性能,其最小反射率值达到-46dB,反射率小于-10dB的频宽仍有6.0GHz。含有磁性纳米粒子的还原氧化石墨烯复合空心微球具有优异吸波性能的主要原因是:还原氧化石墨烯具有合适的电导率,使其相比于氧化石墨烯具有更强的电阻损耗能力;还原氧化石墨烯较好的导电性,抑制了磁性粒子表面产生涡流,增加了复合微球的匹配特性。其电磁损耗机制主要包括:石墨烯和磁性粒子之间以及磁性粒子和磁性粒子间的界面极化;石墨烯的电阻损耗、德拜松弛、Maxwell-Wagner松弛、电子/离子极化、偶极子极化;磁性纳米粒子的电子极化、自然共振和交换共振等。依据阻抗渐变有利于吸收的原理,兼顾吸波性能、力学性能及其减重功能同步提升的设计原则,采用渐变趋深吸波结构设计思想,以芳纶纤维增强双马树脂为复合材料透波层,以碳纤维增强双马树脂复合材料为反射层;以含有不同种类磁性纳米粒子的复合微球/双马树脂/芳纶纤维复合材料为吸收层,构筑了具有渐变趋深吸波效果的结构型隐身复合材料层合板。系统研究了复合微球种类与含量对复合板吸波性能的影响关系与变化规律。结果表明,随着复合微球含量增加,复合板对电磁波的吸收强度先增加后降低。具有最佳吸收性能的试样,在8.6GHz处的反射率值达到-71.6dB,反射率小于-10dB的频率范围为6.5-18.0GHZ,有效吸收频宽达到11.5GHz。上述研究为制备“薄、轻、宽、强”吸波复合材料提供了新的设计思路。