传统商品化碳纤维的高导电率导致其对电磁波是以反射为主，多应用于电磁屏蔽，而不能用于电磁波吸收，这限制了碳纤维及其复合材料的应用。如果要获得有效的电磁波吸收性能，就必须对碳纤维的电导率进行调控，来改善其阻抗匹配性能。碳纤维的电导率由其组成成分和石墨化结构决定，而这又与碳化阶段工艺条件（碳化温度和时间）密切相关。

  针对上述问题，武汉理工大学王钧教授团队通过精准控制聚丙烯腈（PAN）预氧化纤维在低温碳化阶段的温度和时间，对碳纤维的成分和微观结构进行调节，制备出电导率可调的碳纤维，再将其与环氧树脂混合制备成具有微波吸收性能的碳纤维/环氧树脂复合材料，探究不同电导率碳纤维制备的复合材料的吸波性能及吸波机理。

  碳纤维的HRTEM图像如图1所示。从图1a中可以看到弥散的非晶衍射环，表明预氧化纤维的结构以非晶组织为主；在图1c中，无定形衍射环的弥散性开始下降，出现了(002)晶面上的取向衍射弧以及(100)晶面和(110)晶面上的多晶衍射环，(002)晶面上的取向衍射弧是由沿纤维轴取向的石墨薄片形成的。从图1b可以看出，预氧化纤维的结构以无定形组织为主，没有出现明显的取向结构；在900-9纤维的HRTEM图像（图1d和图1e）中，可以看到纤维结构不再是无序无组织分布，出现了片状组织，这表明无序层状石墨结构已经形成。上述结果表明，经过低温碳化后，预氧化纤维的内部结构取向明显改善，石墨微晶的结晶区域逐渐完善，结晶度增加，形成了无序层状石墨结构。

图2 碳纤维的电导率

图3 850-9样品(a)和900-9样品(b)的吸波性能

图4 碳纤维/环氧树脂复合材料的微波吸收机理

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2024.118802