兰州理工大学杜雪岩教授、徐文涛同学《合金化合物》：高效微波吸收的碳基复合材料:现状与展望

【研究背景】

吸波材料作为解决电磁污染和军事隐身需求的关键功能材料，近年来在基础研究与工程应用领域均取得显著进展。而碳基吸波材料因具有轻质、高效、宽频吸收、可设计性强及稳定性优异等特点，在吸波材料领域有着巨大的应用潜力。

【研究亮点】

1.多机制协同与跨尺度结构调控的精准设计；

2.原材料的绿色可持续发展；

3.多功能集成与综合性能优化；

4.制备技术与工程转化的创新。

碳基吸波材料的性能对比

【结论与展望】

本文系统总结了基于EG、CF、CNT和GN的复合吸波材料在近期的研究进展。通过结构工程设计、异质界面构建、磁性组分引入以及多组分协同设计，碳基复合材料实现了优异的微波吸收性能，具有显著的反射损耗、宽的有效吸收带宽、轻量化特性以及可调匹配厚度等优势。在这些体系中，由于拥有超高比表面积、丰富的极化位点、灵活的电磁参数调控能力，以及出色的导电网络和分层结构构建能力，基于GN的复合材料展现出最具前景的综合性能。

尽管近年来取得了显著进展，但碳基微波吸波材料在实际应用和大规模商业化方面仍面临若干关键挑战。首先，实现阻抗匹配与衰减性能之间的平衡仍然是一个根本性难题。导电性过高往往会导致严重的阻抗不匹配，而过度强调衰减机制则可能抑制电磁波有效进入吸波材料。其次，低维碳纳米材料（尤其是碳纳米管和石墨烯纳米片）的团聚倾向显著影响其分散均匀性、界面相容性和长期稳定性。第三，许多高性能复合材料的制备工艺仍较为复杂、能耗高且成本昂贵，限制了其工业化扩展。此外，目前大多数研究主要集中在实验室条件下改善反射损耗和带宽，而在实际应用需求方面，如环境稳定性、抗氧化性、机械耐久性以及大面积制备等方面却未得到足够关注。

为解决上述问题，应进一步探索多种可行策略。如通过多组分协同设计，合理调控介电与磁学参数，对于同时优化阻抗匹配和衰减效率至关重要。应采用先进的微结构构筑策略，包括分层多孔结构、三维导电网络、缺陷工程和异质界面调控，以增强多重散射、极化弛豫和磁偶合效应。表面功能化与界面改性技术可有效改善填料在基体中的分散性和界面结合性能。同时，发展低成本、绿色且可扩展的合成路线，特别是源自生物质的碳材料以及模板辅助制备方法，将在推动可持续工业应用方面发挥重要作用。此外，将实验研究与理论模拟、电磁参数预测及人工智能辅助材料设计相结合，有望为高性能吸波系统的优化提供新的加速机遇。

相信随着多机制协同设计、绿色可持续合成以及智能制造技术的持续进步，碳基复合吸波材料将朝着高性能、环保性、多功能性和工程实用性方向发展。这类材料将在航空航天、国防军工、电子信息、智能装备和新能源等领域具有广泛的应用前景和实际价值，同时还能为解决电磁污染和先进隐身问题提供重要技术支撑。

【论文链接】

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2026.188966