微波吸收材料(MA)被应用于军事和民用等多个领域。作为一种微波吸收材料,基于碳纳米管的复合物由于其重量轻、强度大的特点一直受到研究者的关注。包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管等在内的碳纳米管材料作为高介电吸波材料被广泛地研究。许多研究者也将注意力放在被磁性颗粒修饰过的碳纳米管材料上,这其中包括包裹或附着有磁性颗粒的碳纳米管或碳纳米纤维、未经酸洗的包含有铁催化剂的碳纳米管等。这些材料显示出了增强的微波吸收特性,但是其制备工艺相对来说比较复杂。用作为MA的碳纳米管材料的另一大问题就是由于碳纳米管的易聚集性造成其与涂覆基质混合时不容易分散,因此制备完成的碳纳米管材料还需要进行某些预处理。最为常用的方法是长时间的研磨或酸洗,预处理过程耗时且不经济。这些制备方法不能满足大规模生产的要求,因此需要一种更为简便的方法制备碳纳米管吸波材料。近年来,由于拥有许多特殊的物理和化学性质,掺氮碳纳米管(NC-NTs)被越来越多的研究者注意,并被应用到很多不同的领域。然而到目前为止,并没有将其应用到吸波材料方面的研究。在碳纳米管中掺入氮原子可以改变碳纳米管的电子特性,因此可能会得到吸波性能更强的材料。制备掺氮碳纳米管的典型方法是化学气相沉积(CVD)的方法,一般使用二茂铁作为催化剂,使用含碳、氮的有机物作为碳源和氮源,但这种方法设备复杂,产量不高,不适合于大规模生产。本文使用三聚氰胺和水合氯化铁制备掺氮碳纳米管,这种新制备方法相较于CVD法更为高效简便,制备产物不需任何预处理便可与基质充分融合。1.本文第二章介绍了掺氮碳纳米管的制备方法,讨论了反应原理。2.本文第三章通过SEM、TEM、XRD、拉曼光谱、XPS和VSM等研究了掺氮碳纳米管/磁性颗粒复合物的物理性质,分析了不同金属颗粒对掺氮碳纳米管的影响。3.在本文第四章中,对植入铁的掺氮碳纳米管进行了详细的研究,从原料配比、制备温度和加入盐酸三个方面分析了不同制备方法对于掺氮碳纳米管的影响:(a)不同制备方法对于掺氮碳纳米管的形貌有很大的影响,提高原料配比中三聚氰胺的含量、提高第二步分解温度都有利于掺氮碳纳米管的生长,而在原料中加入盐酸则会使纳米管变短;对于纳米管长度的影响直接导致其聚集形态的不同,长度较长的纳米管会形成毛球状形态,而短的纳米管往往会形成块状;(b)不同制备方法会造成作为催化剂使用的铁的物相发生改变。提高三聚氰胺的含量和提高分解温度会使铁形成具有磁性的α-Fe、γ-Fe和Fe3C等物相,其中提高温度对于α-Fe的形成十分有利。4.在本文第五章中,对于材料的电磁参数和吸波性能做了详细分析。由于形貌和铁存在形式上的差异,不同制备方法形成的样品电磁特性也有很大的差异:纳米管长度更长的样品会导致介电常数的实部和虚部都变得更大;但似乎铁的物相对于磁导率的影响较小,这也许是因为铁在样品中占比较小的原因。样品表现出了良好的微波吸收特性,其中分解温度为700℃C的样品在混合浓度为30%,厚度为1.5mm时最大RL值在12.50GHz达到最大,为-30.05dB,带宽为5.70GHz。样品与基质的混合浓度、微波入射角度都会对样品的吸波性能造成影响。混合浓度越高,样品的介电常数越大,通过调节混合浓度,可以达到调控样品电磁参数的目的。对于三聚氰胺:氯化铁(物质量比)为2:1、分解温度为800℃的样品,通过调节混合浓度,使RLMax从-8.25dB提高到-59.53dB,同时吸收峰对应频率也发生变化,从9.58GHz升高到14.88GHz,从而达到调节样品吸波性能和应用频率范围的目的;改变微波入射角度,由正入射变为斜入射,会使RL降低,但降低的幅度比较小。文章计算了双层电磁性质不同的样品组成复合物的吸波性能,在样品合理排列,厚度合适的情况下,材料表现出两种材料的吸收性质(出现两个吸收峰),这对于优化隐身涂层性能有一定的启发性。