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聚丙烯腈(PAN)基纤维是制备高性能碳纤维(CFs)的主要原材料之一。CFs有力学性能优异、耐腐蚀、耐烧蚀、导电导热性好等特点,但其力学性能特别是实际拉伸强度值与理论计算值有很大差距。为了提高CFs的力学性能,降低其生产成本,改良CFs生产工艺一直是研究的重点。与传统加热方法相比,微波加热是一种快速节能的加热方法,在炭化过程中用微波加热替代传统加热炭化被认为是一种更快速节能的炭化方法,但是关于微波加热炭化CFs的研究则较少,为了研究CFs的微波加热炭化机制,需要系统了解CFs在不同炭化温度下的电磁性能和吸波性能。本论文以PAN基纤维为原料,将预氧化纤维分别进行微波加热炭化和传统加热炭化,在炭化过程中用预氧化纤维包裹测温环精确测定炭化温度,对制得的两种碳纤维进行分析对比,研究微波加热对纤维炭化的影响。最后将炭化过程分为低温炭化与高温炭化两个阶段,在低温炭化时分别用微波加热和传统加热进行炭化,研究不同低温炭化温度和方法对CFs结构的影响。主要结论如下:预氧化纤维通过传统炭化加热制备CFs,炭化温度范围为400-1300℃,保温1h。对CFs在2-18Ghz频率范围内的吸波性能进行分析,发现CFs的微波反射损耗与炭化温度有关。CFs的炭化温度在710℃以下时,介电常数的实部(ε’)和虚部(ε")在频率范围内基本为0,说明介电损耗极低;随着炭化温度升高,ε’和ε"值逐渐增大,这是因为随温度升高CFs的导电性和结构中形成的石墨微晶区域增大。此外,CFs磁导率的实部(μ’)和虚部(μ")值在0到1之间,说明CFs的吸波性能主要以介电损耗为主。从反射损耗可知,在测试厚度为2mm时,在710℃时CFs对电磁波反射最弱,在频率为15GHz处取最低值-22.9dB,反射损耗小于-10dB的频率范围为12.4-18GHz,这是因为此时CFs的电磁阻抗较为匹配。CFs的炭化温度影响其吸波性能,炭化温度较低使ε’和ε"值较低,微波难以转化为热能,较高的炭化温度会使CFs对电磁波的反射增加。预氧化纤维分别用传统加热和微波加热进行炭化,炭化温度用测温环进行测量。在750-1000℃范围内,与传统炭化PAN基碳纤维相比,同一温度下微波炭化PAN基碳纤维具有更高的含碳量、较大的平均微晶尺寸(La和Lc)和更均匀的结构。温度1000℃以上时,微波炭化PAN基碳纤维的平均微晶尺寸低于传统炭化PAN基碳纤维,产生了明显的皮芯结构缺陷。微波炭化PAN基碳纤维的拉伸强度和模量在750-1000℃范围内高于同一温度下的传统炭化PAN基碳纤维,在1000℃以上时则性能相近,这与CFs的吸波性能随温度变化有关。预氧化纤维在低温炭化时分别采用微波加热和传统加热,在高温炭化时通过传统加热进行炭化。低温炭化温度在700℃以下时,微波炭化制备的碳纤维碳含量比传统炭化的低,d002值较高,Lc值较低。温度为820℃时趋势相反,碳含量较高,d002值较低,Lc值较高。拉曼测试表明,820℃低温炭化时用微波制得的碳纤维有更低的R值和更高的La值,但用传统加热方式进行高温炭化会破坏碳纤维的结构均匀性,造成皮芯结构缺陷。