DOI: 10.1016/j.compositesa.2022.106814

本研究通过简单的静电纺丝和随后的碳化工艺制备了C/MnO/Co纳米复合纤维。引入Co作为磁性纳米粒子，MnO纳米粒子作为阻抗调节剂，有效抑制了碳纤维在退火过程中的团聚。其微观结构得以优化，直径为250-350nm且具有粗糙表面形态的纳米复合材料的微波吸收性能得以显著提高。当MnO和Co摩尔含量相等时，纳米复合纤维在14.1GHz频率和2.3mm吸收层厚度下的最小反射损耗为-71.7dB，在2.6mm厚度下的有效吸收带宽达到6.3GHz。纳米复合材料的高微波吸收性能可归因于导电损耗、磁损耗、界面极化和多重散射的协同作用，这些协同作用源自纳米复合材料成分和微观结构的合理设计。

图1.（a）CMC纳米复合纤维的制备示意图。（b）非织造前体纤维基薄膜和（c）对应C1M1的光学图像；（d）C1M1、（e）C3M1和（f）C1M3纳米复合纤维的SEM图像。

图2.（a,b）C1M1、（c,d）C3M1、（e,f）C1M3和（g,h）PCFs的部分放大SEM图像。（i）C1M1纳米复合纤维的元素映射，（j）TEM图像，（k）HR-TEM图像和（l）SAED图谱。

图3.C1M1、C3M1和C1M3纳米复合纤维的（a）XRD图谱，（b）拉曼光谱，（c）和（d）磁滞回线。

图4.（a,b）CMC纳米复合纤维的复介电常数、（d,e）复磁导率和（c,f）损耗角正切的频率依赖性。

图5.（a,d）C1M1、（b,e）C3M1和（c,f）C1M3纳米复合纤维的反射损耗。CMC纳米复合纤维的（g）Cole-Cole图、（h）衰减常数和（i）阻抗匹配。

图6.（a,b）PCFs的反射损耗。PCFs和C1M1纳米复合纤维的（c）Cole-Cole图、（d）衰减常数以及（e）阻抗匹配。（f）CMC纳米复合纤维实现高微波吸收性能的机理。