四氧化三铁修饰玄武岩纤维/羰基铁粉复合材料的吸波及耐腐蚀性能研究

【作者】 黎玉山； 刘福春； 宋影伟；

【机构】 中国科学院金属研究所；

【摘要】 本研究针对羰基铁粉（CIP）吸波材料阻抗匹配差的问题,提出了一种基于玄武岩纤维（BF）与CIP的改性策略。通过碱性环境中的水热法,在CIP与BF表面原位生长了花状的四氧化三铁（Fe₃O₄）纳米层,随后经过硅烷偶联剂改性制得了M-BF/CIP@Fe₃O₄复合材料。系统探究了BF含量对复合吸波剂电磁特性的影响,发现Fe₃O₄的原位生成与BF的引入显著优化了阻抗匹配特性。当BF添加量为5 wt%、厚度1.5 mm时,吸波剂在15.44 GHz处获得的最小反射损耗（RLmin）低至-51.09 dB,有效吸收带宽（EAB,RL<-10 dB）可拓宽至6.16 GHz（11.84-18 GHz）,完全覆盖了Ku波段。值得注意的是,通过调节BF含量可实现吸波频段向高频的定向移动,展现出优异的频段可调性。对材料性能的研究表明:Fe₃O₄包覆层使CIP的快速氧化起始温度由240℃提升至500℃,热稳定性与抗氧化性显著增强;电化学测试证实5%-M-BF/CIP@Fe₃O₄涂层在0.01 Hz处的阻抗模值提升至>10⁷Ω·cm²（较纯CIP提高1个数量级）,等效电路模型揭示了其增强的腐蚀防护机制;雷达散射截面（RCS）的仿真进一步验证了材料的工程应用潜力。本工作通过碱性水热法构建了Fe₃O₄纳米片结构,相较于传统的绝缘包覆法,在保留磁性损耗的同时大幅降低了CIP的介电常数,且工艺简单、成本低廉。该材料兼具宽频可调吸波、高稳定性及耐腐蚀特性,为高性能吸波剂的设计提供了新思路。更多还原