随着5G时代的到来,生活中电子设备和“云”的使用越来越多,这会伴随着大量的电磁波,从而造成严重的电磁污染。此外,军事领域同样会用到通讯设备和探测仪器。因此,吸波材料在生活和军事领域的作用愈加明显。结构型吸波材料已经成为吸波材料的重要研究方向,也是未来的发展趋势。为了同时实现材料隐身和力学性能的双重要求,本文采用物理混合的方法制备出吸波性能优异的还原氧化石墨烯/ZnO微米棒,将其作为吸波剂,采用力学性能优异且轻质的芳纶纤维作为增强纤维、加工性能良好的环氧树脂作为基体,通过模压成型的方法制备了芳纶纤维/环氧树脂吸波复合材料。主要研究内容和结果如下:(1)采用水浴沉淀法制备了ZnO微米棒(ZnO-mrs),化学还原的方法制备了还原氧化石墨烯(RGO),然后通过简单的物理混合方法成功制备了RGO/ZnO-mrs复合功能粒子。通过控制ZnO-mrs的负载量调节复合功能粒子的介电常数,发现当RGO与ZnO-mrs的质量比为1:3时,RGO/ZnO-mrs复合功能粒子具有最好的电磁波吸收性能,在15.4 GHz处反射损耗为-38.5 dB,有效吸收带宽(EAB)达到5.4 GHz(12.6-18GHz),此时材料的厚度仅为2 mm。当填充率仅为15 wt%时,RGO/ZnO-mrs复合功能粒子具有良好的阻抗匹配和强损耗能力,损耗方式包括导电损耗、界面极化损耗和偶极极化损耗。(2)以RGO/ZnO-mrs为吸波剂,将其均匀的分散到环氧树脂和固化剂混合溶液中,将混合溶液刷涂在芳纶纤维布表面,通过模压成型的方法制备了芳纶纤维/环氧树脂复合材料。研究了不同浓度RGO/ZnO-mrs对复合材料力学性能以及吸波性能的影响。研究结果表明,随着粒子浓度的升高,复合材料的吸波性能逐渐增强,力学性能逐渐减弱,当RGO/ZnO-mrs含量为7.5 wt%时,复合材料的最低反射损耗(RLmin)在6.5 GHz达到了-28.2 dB,EAB达到2 GHz(5.7-7.7 GHz),此时,复合材料的冲击强度为107 kJ/m~2,弯曲强度为160 MPa,此时,复合材料的厚度为5 mm。通过添加功能粒子RGO/ZnO-mrs,复合材料的吸波性能得到很大的改善,但是损失了很多力学性能。(3)为了改善复合材料的吸波性能以及力学性能,设计了一种多层交替结构复合材料,保持功能粒子RGO/ZnO-mrs的浓度为7.5 wt%不变,通过刷涂和模压方法分别制备了2层,4层和6层交替结构芳纶纤维/环氧树脂复合材料,比较了其力学性能和吸波性能,发现交替多层结构可以改善复合材料的力学性能和吸波性能,6层交替结构复合材料的吸波性能和力学性能是最优的,此时复合材料的RLmin在7.3 GHz处达到了-16.5 dB,EAB达到2.4 GHz(6.1-8.5 GHz),冲击强度为167.35 kJ/m~2,弯曲强度为161.13 MPa,多层交替结构可以明显改善复合材料的性能。为了进一步提升复合材料的吸波性能和力学性能,使用KH550改性了芳纶纤维表面,将不同质量的功能粒子RGO/ZnO-mrs负载到纤维表面,制备了6层交替结构芳纶纤维/环氧树脂复合材料,比较了其力学性能和吸波性能,发现在反射损耗图中,出现了多个吸收峰,这是由于KH550使功能粒子更均匀的分布在纤维表面,粒子层与非粒子层之间发生的介电常数突变导致的波长损失引起的,同时改性后的芳纶纤维与环氧树脂有了更好的界面性能,改善了复合材料的力学性能。当RGO/ZnO-mrs含量为10 wt%时,复合材料的综合性能最优,此时复合材料的RLmin在2.9 GHz处达到-18.9 dB,EAB为3.2 GHz(2.6-3.6GHz,10.3-11.4 GHz,16.9-18 GHz),冲击强度为156.41 kJ/m~2,弯曲强度为158.73 MPa。