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1、新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 1 -序号： 编码： 第三届 “挑战杯 ”安徽理工大学大学生课外学术科技作品竞赛作 品 申 报 书作品名称： 陶瓷基吸波复合材料 院部名称： 材料科学与工程学院 申报者姓名（集体名称）： “一路高飞”团队 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技发明制作 A 类 科技发明制作 B 类新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 2 -序号： 编码： 第三届 “挑战杯 ”安徽理工大学大学生课外学术科技作品竞赛作 品 申 报 书作品名称： 陶瓷基吸波复合材料 院部名称： 材料科学与工程学院 申报者姓名（集体名称）： “
2、一路高飞”团队 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文科技发明制作 A 类 科技发明制作 B 类新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 3 -说 明1申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2申报者在填写申报作品情况时只需根据个人项目或集体项目填写A1 或 A2 表，根据作品类别（自然科学类学术论文、哲学社会科学类社会调查报告和学术论文、科技发明制作）分别填写 B1、B2 或 B3 表。所有申报者可根据情况填写 C 表。3表内项目填写时一律用钢笔或打印，字迹要端正、清楚，此申报书可复制。4序号、编码由校第三届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛组委会
3、填写。5学术论文、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文（若是外文，请附中文本），请以 4 号楷体打印在 A4纸上，附于申 报书后，字数在 8000字左右（文章版面尺寸 14.522cm）。6作品申报书须按要求由单位统一报送。7其他参赛事宜请向校团委咨询。8. 报送地址：校团委办公室联 系 人：江山 孙玮联系电话：E-mail:tuanweiaust. 新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 4 -A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。姓名 性别 男 出
4、生年月 1987 年 2 月学院 材料科学与工程学院 专业、年级 无机非金属材料专业 2006 级学历 大学本科在读 学制 4 年 入学时间 2006 年 9 月作品名称 新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料 （简称陶瓷基吸波复合材料）邮政编码通 讯地址 安徽理工大学 1 信箱办公电话邮政编码申报者代表情况 常住地通 讯地址安徽理工大学高层公寓11 寝室 住宅电话姓 名 性 别 年 龄 学 历 所在单位男 22 本科在 读 安徽理工大学女 20 本科在 读 安徽理工大学女 19 本科在 读 安徽理工大学其他作者情况 男 20 本科在 读 安徽理工大学资格认定学校学籍管理部 门意见以上作者是否为 20
5、09 年 7 月 1 日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的高等学校中国籍专科生、本科生、硕士研究生或博士研究生。是 否 （部门签章）2009 年 3 月 12 日 新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 5 -院部 负责 人或导师 意 见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是 否负责人签名：2009 年 3 月 12 日新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 6 -B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本 部 分 中 的 科 研 管 理 部 门 签 章 视 为 对 申 报 者 所 填 内 容 的 确 认 ；3本表必须附有研究报告，并提
6、供图表、曲线、试验数据、原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书；4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称 新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料（简称陶瓷基吸波复合材料）作品分类（E）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控制、工程、交通、建筑等）B信息技术（包括 计算机、 电信、通讯、电子等）C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等）D生命科学（包括生物、农学、 药学、医学、健康、卫生、食品等）E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化工、生态、 环保等）新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 7 -作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术
7、指标作品设计、发明的目的：研究CNTs与莫来石陶瓷复合的制 备工艺和复合材料的微波吸收性能。基本思路：选定基质和吸收剂制定试验方案烧结获得复合块体材料研究其组分对材料性能的影响研究烧结工艺对材料性能的影响探讨其工作机制总结经验找出规律。创新点：实现莫来石陶瓷基复相材料的电磁波吸收性能，可以形成新的吸波材料体系，对推动我国吸波材料的 实际应用具有较大的作用，具有重要的科学研究价值和实际应用意义。技术关键：碳纳米管的分散性研究；莫来石前驱粉的制备方法研究；复合粉体的制备工艺及复合机理研究；采用热压烧结和SPS烧结方法，探讨不同的烧结条件对材料的结构及性能的影响；复合材料的烧结工艺基显微结构。主要技
8、术指标：CNT/莫来石复合材料的力学、热学、电学、吸波性能；复合材料性能与CNTs 的加入量、处理方法、复合材料的烧结工艺的关系。作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）作品的科学性先进性：目前 CNTs 复合材料工艺上的普遍问题是 CNTs 本身的纯度不高、存在缺陷，在基体中分散不均匀，以及在高温物理化学处理过程中对碳纳米管的损伤等问题。因此，选择 CNTs 为吸收剂，克服 CNTs 易 团聚的缺点，提高其分散性，增强其与基体间的界面结合力，是制备碳纳米管复合材料的重要前提条件；使碳纳米管与基体颗粒有效结合
9、并在基体中均匀分散，同时保持碳纳米管优异的力学、电学和电磁波吸收性能，富有挑战性和实际应用价值。实质性技术特点、技术性分析说明和参考文献资料请参阅研究报告。新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 8 -作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果2007 年 8 月 15 日，新型材料碳纳米管/莫来石陶 瓷基复相材料及其制备方法获得了国家专利，专利号为：ZL5.X。作品所处阶 段（B）A 实验室阶段 B 中试阶段 C 生产阶段D （自填）技术转让方式 以合同方式实现专利技术转让作品可展示的形 式实物、 产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品
10、使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明及市场分析和经济效益预测由于当代对于电磁波的应用正在迅猛发展，其中以军事应用为主要方面，也是发展最为超前的一方面，而以吸波材料为其中之最，我国军方的吸波材料标准是大于等于 10 分贝，美国军方为 15 分贝，而该材料可吸收 35 分贝电磁波，远远超出当代军事要求，所以在军事领域有广泛的应用前景。而另一方面，电磁波再给人们带来便利的同时也逐渐成为一种危害，电磁波防护成为该材料在民用领域应用的重要方面，例如在特殊行业的工作防护服，日常服装加入该材料后即可在保证美观的同时，做到对穿着者起到良好的防辐射作用。新型碳纳米管陶瓷基
11、吸波复合材料性能试验研究报告- 9 -专利申报情况提出专利申报申报号 5.X 申报日期 2005 年 1 月 26 日已 获专利权批准批准号 ZL5.X 批准日期 2007 年 8 月 15 日 未提出专利申请科研管理部门签 章年 月 日新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 10 -C.当前国内外同类课题研究水平概述说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写；2.填写此栏有助于评审。微波是一种频率极高的电磁波，又称超高频电磁波。通常将频率大约从300MHz-300GHz 的电磁波划为微波波段，其波 长范围大约从1m-1mm 左右，包括分米波、厘米波、毫米波、亚毫米波。微波的基本特点是
12、：频率高、波长短、穿透能力强，其技 术在军事、通信、科研等多个 领 域里有着极广泛的应用。随着科学技术和电子工业的发展，电磁波辐射成为一种新的社会公害，不仅影响各种电子设备的正常运转，而且对人体健康也有危害，迫切需要进行电磁屏蔽。另外，现代高科技 战争中电子对抗技术和隐身技术的发展，使得吸波材料的应用更加广泛，以美国F-117 隐形战斗机和B-2 隐形战斗机的出现为代表。由于电磁屏蔽与吸波材料在社会生活和国防建设中的重要作用，因而吸波材料的研究开发成为国内外日益关注的重要课题。吸波材料按其应用形式分为涂覆型和结构型两类，涂覆型吸波材料施工方便，成本低，适用于复杂外形，缺点是耐候性差，粘结性差，
13、不能经受高温等苛刻条件；结构吸波材料具有承载和减小雷达反射截面的双重功能，既能减轻结构重量，又能提高有效载荷，因而成为吸波材料研究的重点，材料中的吸波剂纤维不仅决定着复合材料的力学性能，而且对吸波性能也有重要影响。因此吸波材料设计的关键因素是吸波剂的选择，要求质轻并具有相当大的吸收率和宽广的吸收频带。1991 年日本NEC 的饭岛发现了准一维碳原子晶体结构碳纳米管新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 11 -CNTs，具有优异的力学和电学性能，有望成为高级复合材料理想的增强体，其应用已涉及到纳米电子器件，催化剂载体，电极材料和储氢材料等方面。纳米碳管复合材料的研究已成为了一个极为重
14、要的领域，目前已在理论和实践上取得了多方面的研究成果。特别的是，CNTs 还拥有特殊的螺旋结构和手征性，这将导致特殊的电磁效应，有可能设计出既吸收厘米波又吸收毫米波的雷达波吸收材料。目前见到关于CNTs 及其复合材料的微波吸收特性研究的报导有清华大学材料系，研究了CNTs 的聚酯基复合材料的电磁波吸收性能，发现该复合材料在宽为32GHz 的吸收频带都有明显的吸收。关于碳纳米管的吸波性能，国内外都已有少量的探索性研究。国内一般采用在碳纳米管表面镀镍的方法，改善碳纳米管与基体结合性差的缺点，同时 也有利于材料的吸波性能。北京大学沈曾民、浙江大学陈小华、中科院金属研究所杜金红等均开展了碳纳米管表面镀
15、镍的研究，由于碳纳米管表面曲率大，以及高度石墨化结构，使得表面活性很低，很难获得连续致密的镀层，他们通过加强碳纳米管表面的氧化、敏化和活化处理，调整传统的化学镀镍溶液配方和反应条件，使反应在尽可能低的速率下进行，在碳纳米管表面实现了金属镍的涂覆。将镀镍 碳纳米管与环氧树脂混合物涂覆于2mm 厚的铝板上制成了吸波涂层，在2-18GHz 范围内测试其吸波性能，结果表明 镀镍碳纳米管最大反射衰减达12dB，认为 含碳纳米管吸波涂 层的吸波机理主要是：碳纳米管作为偶极子在电磁场的作用下产生耗散电流，在周围基体作用下，耗散电流被衰减，电磁波能量转化为其它形式的能量，主要为热能。北京化工大学的杨杰用过硫酸胺作氧化剂，在碳纳米管上原位生成并包覆了聚苯胺，包覆层厚度为1020nm，碳纳米管经 包覆后表面能增大，在水中及固体状新型碳纳米管陶瓷基吸波复合材料性能试验研究报告- 12 -态时分散性明显得到改善，且微波电磁吸收系数的实部、虚部及电磁损耗因子明显提高，表明聚苯胺包覆后的碳纳米管有望成为
