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  傳統(tǒng)商品化碳纖維的高導(dǎo)電率導(dǎo)致其對電磁波是以反射為主，多應(yīng)用于電磁屏蔽，而不能用于電磁波吸收，這限制了碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用。如果要獲得有效的電磁波吸收性能，就必須對碳纖維的電導(dǎo)率進行調(diào)控，來改善其阻抗匹配性能。碳纖維的電導(dǎo)率由其組成成分和石墨化結(jié)構(gòu)決定，而這又與碳化階段工藝條件（碳化溫度和時間）密切相關(guān)。

  針對上述問題，武漢理工大學(xué)王鈞教授團隊通過精準(zhǔn)控制聚丙烯腈（PAN）預(yù)氧化纖維在低溫碳化階段的溫度和時間，對碳纖維的成分和微觀結(jié)構(gòu)進行調(diào)節(jié)，制備出電導(dǎo)率可調(diào)的碳纖維，再將其與環(huán)氧樹脂混合制備成具有微波吸收性能的碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，探究不同電導(dǎo)率碳纖維制備的復(fù)合材料的吸波性能及吸波機理。

  碳纖維的HRTEM圖像如圖1所示。從圖1a中可以看到彌散的非晶衍射環(huán)，表明預(yù)氧化纖維的結(jié)構(gòu)以非晶組織為主；在圖1c中，無定形衍射環(huán)的彌散性開始下降，出現(xiàn)了(002)晶面上的取向衍射弧以及(100)晶面和(110)晶面上的多晶衍射環(huán)，(002)晶面上的取向衍射弧是由沿纖維軸取向的石墨薄片形成的。從圖1b可以看出，預(yù)氧化纖維的結(jié)構(gòu)以無定形組織為主，沒有出現(xiàn)明顯的取向結(jié)構(gòu)；在900-9纖維的HRTEM圖像（圖1d和圖1e）中，可以看到纖維結(jié)構(gòu)不再是無序無組織分布，出現(xiàn)了片狀組織，這表明無序?qū)訝钍Y(jié)構(gòu)已經(jīng)形成。上述結(jié)果表明，經(jīng)過低溫碳化后，預(yù)氧化纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)取向明顯改善，石墨微晶的結(jié)晶區(qū)域逐漸完善，結(jié)晶度增加，形成了無序?qū)訝钍Y(jié)構(gòu)。

圖2 碳纖維的電導(dǎo)率

圖3 850-9樣品(a)和900-9樣品(b)的吸波性能

圖4 碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的微波吸收機理

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.118802