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结构与组分的结合是实现高吸波性能的重要手段。相比于单组份材料,多组分材料之间的叠加效应可有效地改善阻抗匹配。在各种微结构中,具有高比表面积和不同孔径的多级孔结构可以增强极化损耗能力,从而有利于提高吸波性能。然而,多级孔结构的构筑方法仍存在一些问题,如危害环境、制备工艺复杂、成本高等。本文从微结构设计的角度出发,采用廉价的原料和简单的方法制备了具有吸收强、频带宽、厚度薄、质量轻等特点的多级孔复合材料,并对这些材料的吸波机理进行了深入的研究。主要内容分为以下两部分:(1)通过对明胶/硝酸铁凝胶干燥和碳化处理,成功地制备了一系列多级孔C/Fe3C复合材料。干燥过程中凝胶自发泡形成微米孔。在碳化初期,金属硝酸盐迅速转化为金属氧化物。随着碳化时间延长,金属氧化物对明胶衍生的碳蚀刻形成了纳米孔。该材料的最大反射损耗(RLmax)为-57.1 dB,有效吸收带宽(EAB)为8.16 GHz。研究表明多级孔结构与双损耗组分的协同效应赋予了该材料优异的吸波性能。为了验证上述机理,我们分别碳化了干燥的明胶/硝酸钴凝胶和明胶/硝酸镍凝胶,并得到EAB为6.32 GHz和8.80 GHz的多级孔C/Co复合材料和C/Ni复合材料。因此,该方法为制备强、宽、轻、薄的吸波材料提供了参考。(2)通过搅拌、冻干和碳化步骤制备了轻质的多级孔C/Co泡沫材料。搅拌过程中产生了大量泡沫,这些泡沫在液氮的作用下凝固。在冻干过程中,冰模板通过升华去除并在泡沫骨架上留下大量微米孔。在碳化过程中,硝酸钴分解产生的金属氧化物原位刻蚀明胶衍生的碳形成纳米孔。因此,多级孔C/Co泡沫材料成功地制备。本章详细地研究了碳化温度与样品在石蜡中的添加量对吸波性能的影响。当添加量为15 wt%,碳化为700 ℃时,该材料RLmax高达-56.5 dB,EAB为6.00 GHz。研究表明在泡沫结构中引入介电损耗和磁损耗组分可以制备出性能优异的吸波材料。