东华大学纺织学院许福军教授团队近日在吸波复合材料领域取得新进展。

　　据介绍，雷达吸波材料(RAM)可以将入射电磁能量转化为欧姆损耗，实现雷达隐身，已在许多先进飞机上得到应用。理想的RAM应具有吸收带宽、重量轻、机械强度好的特点。三维机织间隔复合材料(3DWSC)具有多维性和可嵌入性的特点，是作为高性能电磁波吸收材料的理想设计平台。

　　以碳纳米管作为材料介电性能调控因子，制备介电性能可调控的碳纳米管/环氧树脂泡沫，并以三维机织间隔织物作为骨架，开发兼具承载能力的三维机织间隔织物增强碳纳米管/环氧泡沫复合材料。该复合材料力学性能优异，在30J能量的冲击下仍保持完整结构。

　　图1 三维机织间隔复合材料的制备示意图

　　不同含量的碳纳米管掺杂到环氧树脂发泡体系当中制备碳纳米管/环氧树脂泡沫，其介电常数和介电损耗随着碳纳米管填料含量增加近乎线性增长，可实现对其介电性能的定量调控。

　　图2 不同碳纳米管含量的碳纳米管/环氧树脂样品

　　在30J冲击能量下，以碳纳米管/环氧泡沫制备的吸波复合材料的吸收能量为26.83J。与普通的三维机织间隔复合材料相比，吸收的能量提高了85.0%，并能够保持完整结构而不出现明显破坏。

　　图3 吸波复合材料的冲击测试

　　根据Dallenbach吸波原理，开发的吸波复合材料在4-18GHz的频率范围内具有5.5GHz的有效吸收带宽(RL<-10dB)，在5.5-18GHz频率范围内，吸收率可达70%以上。相同尺寸的吸波复合材料在10GHz时的雷达散射面积(RCS)仅为碳纤维复合材料的1%。

　　图4 吸波复合材料的雷达吸收性能

　　该成果以“三维编织间隔织物增强碳纳米管/环氧泡沫复合材料复合介电常数建模”（Modulation of complex permittivity of carbon nanotubes/epoxy foam composites reinforced by three-dimensional woven spacer fabric）为题，发表于《复合材料结构》（Composite Structure）杂志。