【摘 要】
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吸波复合材料的发展方向是“薄、轻、宽、强”,因此,传统结构型吸波复合材料的发展越来越受到限制,而超材料具有更多更灵活的设计,更符合吸波复合材料的发展。本文通过绿色工艺制备得到性能稳定的磁电双组份吸波功能粒子四氧化三铁@还原氧化石墨烯（Fe3O4@RGO）,并使其作为填料与环氧树脂基体（EP）制备得到Fe3O4@RGO/EP吸波复合材料。此外,利用CST微波工作室仿真模拟和实验相结合的方式设计出Fe
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吸波复合材料的发展方向是“薄、轻、宽、强”,因此,传统结构型吸波复合材料的发展越来越受到限制,而超材料具有更多更灵活的设计,更符合吸波复合材料的发展。本文通过绿色工艺制备得到性能稳定的磁电双组份吸波功能粒子四氧化三铁@还原氧化石墨烯（Fe3O4@RGO）,并使其作为填料与环氧树脂基体（EP）制备得到Fe3O4@RGO/EP吸波复合材料。此外,利用CST微波工作室仿真模拟和实验相结合的方式设计出Fe3O4@RGO/EP吸波超材料,研究了其反射层碳纤维复合材料（CFRP）的制备工艺,最终制备得到Fe3O4@RGO/EP/CF。主要研究内容和结果如下:（1）通过VSM、Raman、VNA等确定共沉淀法制备Fe3O4@RGO的温度为90℃,绿色还原剂抗坏血酸的最佳添加量为GO质量的1.5倍。通过SEM、TEM和HRTEM确定了Fe3O4@RGO的微观形貌,证明了共沉淀法合成的Fe3O4原位生长在石墨烯片层表面,确定了RGO上所覆载的Fe3O4的平均粒径为16.36 nm。通过XRD、Raman和FT-IR的表征证明了Fe3O4@RGO复合功能粒子的成功合成。其与石蜡按照填充率50%混合后的有效吸收频段为9.19-11.31 GHz（带宽为2.12 GHz）,在10.22 GHz处获得最小反射损耗值-12.88 d B。扩大生产后Fe3O4@RGO单价为11.67元/克。（2）将上述粒子制备为Fe3O4@RGO/EP吸波复合材料,创新性地提出分层固化工艺,解决了填料比重过大导致其在EP基体中的沉降问题。对不同树脂体系的Fe3O4@RGO/EP的电磁参数和微波吸收性能进行了分析,获得了填充质量为33%、-10d B以下有效吸收带宽为4.10 GHz（11.33 GHz-15.43 GHz）、在12.76 GHz时达到最强吸收为-17.60 d B的复合材料。对上述复材进行超材料雕刻,提出四个调控步骤仿真设计单元结构,最终得到Fe3O4@RGO/EP吸波超材料,弓形法实测其在-10 d B以下的有效吸收带宽为11.44 GHz（4.73 GHz-8.96 GHz和10.79 GHz-18 GHz）,其中在18 GHz时达到最强吸收,为-22.77 d B。（3）对超材料的反射层CFRP进行工艺制备探究,确定了HHPA/EP树脂体系在不同成型方式下的固化工艺,讨论了制备时影响碳纤维复合材料力学性能的因素,确定CF铺层方式为[0°,90°]正交铺设。采用热压机模压制备的CFRP的综合力学性能最佳,弯曲模量达到72.3 GPa、弯曲强度达到770 MPa、冲击韧性为203 k J/m~2。对Fe3O4@RGO/EP/CF吸波超材料的微波吸收性能进行弓形法实测,-10 d B以下有效吸收带宽为11.20 GHz（有效带宽分布在4.71 GHz-8.62 GHz和10.71 GHz-18 GHz）,其中在18 GHz时达到最强吸收为-25.71 d B。
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