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电磁波吸收材料是雷达隐身技术的核心。随着反雷达隐身技术的发展,为了提高武器装备的生存、突防以及纵深打击能力,不仅要求吸波材料吸收频带宽、吸收强度高,而且要求质轻面薄、热稳定性好等。咪唑沸石骨架材料(Zeoliticimidazolateframeworks,简称ZIF)是由金属离子与有机咪唑酯通过交联相互作用自组装形成的一类新型材料,具有热稳定性好、比表面积大、孔隙率高等优势。ZIF材料高温碳化后,形成金属或金属氧化物/纳米多孔碳复合物,可作为高效电磁波吸收剂。但是,其内部存在的大量空隙不利于载流子迁移,导致介电常数较低,衰减性能较差。因此,如何将ZIF材料与高介电损耗的材料通过合适的技术手段进行匹配复合,制备具备多重电磁损耗机制及特殊结构的复合型吸波隐身材料是当今具有挑战性的研究课题。本论文从材料结构设计出发,将ZIF材料与高介电性能的轻质碳材料(氧化石墨烯(GO)、聚多巴胺(PDA)、聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAN))复合,优化ZIF基复合材料的电磁参数,从而提高其电磁波吸收能力,实现“宽、薄、轻、强”的目标。设计制备Co纳米多孔碳-还原氧化石墨烯(CoC-rGO)复合物作为电磁波吸收剂。通过Hummers方法制备表面含有大量羧基的GO,利用静电吸引作用在GO表面可控生长ZIF-67,经过高温煅烧得到最终产物CoC-rGO。通过控制GO添加量调节产物的吸波性能。研究结果表明,当GO的含量为0.5 g/2.91g Co(NO3)2·6H2O,样品在石蜡中的填充量10 wt%时,材料的吸波性能最优。当匹配厚度为2.1 mm时,在12.14 GHz处,最小反射损耗(RLmin)为-44.77 dB;当匹配厚度为1.8 mm时,其最大有效吸收带宽(RL≤-10 dB)为5.2 GHz。rGO的引入增加了材料电导损耗,同时提高了材料的介电性能。采用自刻蚀模板法制备空腔结构的复合吸波材料。首先以Ni(OH)2/ZIF-67为自刻蚀模板,随后包覆PDA,再经高温煅烧后制备镶嵌Ni-Co合金颗粒的N掺杂类石墨中空碳囊(Air@NCs€Ni-Co)。通过控制Ni(OH)2的添加量和Ni(OH)2/ZIF-67@PDA的煅烧温度调节最终产物的电磁波吸收性能。研究结果表明,煅烧温度为700℃,Ni(OH)2甲醇悬浮液加入量为0.5 mL,复合吸波材料在石蜡中的填充量为25 wt%时,吸波性能最优。当匹配厚度为2.2 mm时,在14.77 GHz处RLmin为-36.5 dB;当匹配厚度为2.3 mm时,其最大有效吸收带宽达到6.55 GHz(11.45-18 GHz),覆盖Ku波段(12-18 GHz)。以ZIF-8衍生物(ZnOC)核心,PPy为外壳,制备核壳结构的ZnOC@PPy作为电磁波吸收剂。通过ZIF-8的煅烧温度和外壳吡咯的含量调控ZnOC@PPy的吸波性能。研究结果表明,当ZIF-8煅烧温度为700℃,吡咯加入量为0.4 mL/0.1 g ZnOC,及ZnOC@PPy在石蜡中填充量为15 wt%时,电磁波吸收性能最佳。当匹配厚度为2.17mm时,在14.85 GHz处其RLmin为-76.31 dB;在厚度为2.25 mm条件下,最大有效吸收带宽达到6.38 GHz。利用在ZIF-8外侧引入磁性层并且改变外壳,将ZIF-8@ZIF-67煅烧后包覆PAN,制备出三元核壳结构复合吸波材料ZnOC@CoC@PAN。通过控制最外壳苯胺的包覆量调控材料的吸波性能。研究结果表明,当苯胺的包覆量为0.5 mL/0.1g ZnOC@CoC,复合吸波材料在石蜡中的填充量为25 wt%时,其吸波性能最优。当材料的匹配厚度为2.05mm时,在13.66GHz处RLmin为-50.62dB,同时在此厚度下,有效吸收带宽到达最大,为5.86 GHz。其原因主要是ZnOC@CoC@PAN三层核壳结构能够形成多重界面极化,同时外层包覆的PAN提供电导损耗,均可以提高材料衰减电磁波的能力。综上所述,本文利用简单绿色的合成技术,将ZIF衍生物与高介电材料相结合,制备了一系列具有良好电磁波吸收性能的复合材料。克服了 ZIF单一材料介电常数低,填充量大的缺点。为ZIF材料在电磁波吸收领域应用提供了新的思路。