铁磁性金属(如Fe,Co,Ni及其合金)纳米线一般比较容易氧化,如果能将它们填充到碳纳米管(CNTs)中,由于CNTs的保护作用,可以使其抗氧化能力得到提高。同时由于填充有铁磁性金属材料的CNTs(记为M@CNTs)兼具有良好的磁性能和电性能,因而在高密度数据存储、磁力显微镜探针、肿瘤治疗、电磁波吸收和场发射显示等许多领域都有重要的应用前景。尽管在M@CNTs的制备方面已经取得了一些进展,但磁性金属的填充率大多还比较低,具体表现在:1) CNTs大多具有狭小的内腔和较厚的管壁(8~40 nm),这就使得在CNTs径向铁磁纳米线的填充率较低;2)铁磁金属多以粒子或短棒形式填充在CNTs的管腔内(长度<500 nm),很难形成长而连续的纳米线,这些都限制了M@CNTs的实际应用。为此,薄壁CNTs内填充铁磁纳米线的研究具有迫切的现实意义。针对上述问题,本论文在二茂铁粉末热解法制备Fe@CNTs的工艺中引入了适量水蒸汽,发现当水蒸汽流量为0.04 mL/min时,产物具有较薄的管壁(~4 nm)和较好的软磁性能;通过溶液进给法系统研究了不同氯含量的芳香烃(苯、一氯苯、二氯苯、三氯苯)作为溶剂时对产物微结构的影响,发现随着溶剂中Cl含量的升高,所得CNTs的中空度(内径和壁厚的比值)逐渐增大,FeNi合金的填充量也相应提高,同时反应过程具有良好的可控性。在实验的基础上,结合理论分析探讨了含氯溶剂对薄壁CNTs生长的促进作用,提出了薄壁M@CNTs的生长模型,同时提出了一种用于原位合成M@CNTs的通用工艺。研究了薄壁FeNi@CNTs样品的场发射性能,发现它们具有极低的开启电场(0.3 V/μm),同时其场发射增强因子相比于文献值要提高1~2个数量级;其性能不仅优于半导体纳米材料(如ZnO纳米线、ZnS纳米带),也要高于未填充铁磁纳米线的CNTs(如定向碳纳米管、单壁碳纳米管)。将所制得的M@CNTs与环氧树脂基体复合制成吸波涂层,研究发现在雷达波常用的S波段(2～4 GHz)、C波段(4～8 GHz)和X波段(8~12 GHz),吸收强度按照FeCoNi@CNTs < FeNi@CNTs< FeCo@CNTs的顺序递增;涂层厚度为2.0 mm时,所得涂层面密度仅为2.35 kg/m~2,有望作为一种轻质宽频的吸波材料在飞行器上得到应用。