近年来,碳纤维材料因其一维结构、导电性好、质量轻等特点越来越多地被运用于吸波材料领域。在众多制备碳纤维的方法中,静电纺丝技术简便成熟。本文采用静电纺丝构建了一系列碳纳米纤维吸波剂,研究了微结构、一维形貌与电磁参数及微波吸收之间的构效关系,低匹配厚度下获得了理想的吸收性能,主要的研究内容及结果如下:(1)首先,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为聚丙烯腈(PAN)纳米纤维的结构调节剂,通过控制PVP的含量,在800 ~oC、氮气下得到了结构可调的碳纳米纤维。这种纳米纤维之间较多的接触点有利于构建导电网络。基于以上特殊结构,所得碳纤维在匹配厚度仅为1.8 mm时,15.2 GHz可获得-51.3 dB的最大反射,有效吸收频宽可达5.1 GHz。(2)其次,为进一步降低碳纤维的密度并拓宽有效吸收频带,本实验在碳纤维中引入孔状结构,增强衰减能力。利用锌基金属有机框架物(ZIF-8)颗粒的高温分解属性,加入到PAN基体溶液中,高温煅烧后制得ZnO/C多孔纳米纤维。这种材料的孔结构均匀分布于碳纳米纤维之内,同时纤维相互堆叠构成导电网络。在填充度仅为20%时,所得样品在2.5 mm时有效吸收带宽可达5.64 GHz,表明样品具有明显的轻质吸波应用前景。(3)最后,设计并合成了FeNi合金粒子镶嵌的碳纤维复合结构,不仅有效防止了合金粒子氧化与腐蚀,而且增强了磁损耗和界面极化损耗能力。研究表明,碳化时间对FeNi/C纳米纤维的形貌、电磁参数和吸波性能影响较大。700 ~oC碳化6 h所得样品在匹配厚度仅为1.8 mm时,有效吸收频宽为4.4 GHz;2.7 mm时,9.4 GHz时最大RL值可以达到-24.8 dB。而形貌无规则的FeNi/C复合物的反射损耗未达到-10 dB,充分证明了一维结构的优势。综上,本文设计并制备了一系列一维碳纤维复合材料,研究了微观结构对电磁参数和吸波性能的影响规律,获得了低填充比、低涂层厚度的宽频吸波材料,有效实现了碳纤维微观形貌的调控,为静电纺丝合成轻质吸波剂指明了研究方向。