轻质碳布因其导电导热且与其他材料易复合等特性,决定了它被大量应用于交通运输、航空航天、医疗卫生等领域,也因此在电磁屏蔽领域中展现出巨大应用前景。本文利用碳布加载不同种类单相、复合金属前驱体,在还原气氛下金属衍生物还原成金属粒子,采用CVD法催化生长CNTs相结合的形式制备轻质碳布电磁屏蔽复合材料。对轻质碳布电磁复合材料进行性能表征,从而分析样品成分、结构和性能三者之间的联系,并研究样品所具备的屏蔽性能及相应的屏蔽机理。首先,通过溶液浸渍法,在碳布表面吸附金属离子,经过一定温度处理后得到单相、复合相的金属衍生物。对碳布基材料表征观察可知微观形貌及物相成分有极大差别,且拉曼光谱中有序和无序峰强差都进一步证明金属衍生物对碳布基复合材料产生不同的屏蔽效应;其次,碳布基的不同种类金属衍生物在高温还原气氛下还原成金属粒子催化生长碳纳米管,数据分析表明单相、复合相的金属粒子都可以催化生长出CNTs,且对于单相Co粒子而言,Ni金属颗粒的催化活性更高。活性碳在Ni催化剂颗粒中的裂解速率和扩散速率都较快,所能溶解的饱和碳原子含量相对较高,催化生长的CNTs产率更高,且CNTs的长度和直径都有所增加,碳棒碳布表面不同径向生长出的CNTs缠绕在一起促使其本身团聚进而使得碳棒表面形成“毛茸茸”的一层介质,更好调节电磁参数,降低有效介电常数,提高电磁阻抗匹配性,使电磁波更多地进入到材料体内,而且入射到碳布碳棒表面的电磁波在样品内部被多重反射、散射,从而耗散更多的电磁能量达到屏蔽吸波效果。复合相的Co/Ni粒子催化生长碳布碳棒表面的CNTs含量整体偏低,其特有的中空结构随之消散的同时在碳布碳棒表面形成类似于碳纳米颗粒的产物,最终降低其产物对电磁屏蔽的整体效能。基于以上表征结果,我们分析得知碳布加载金属粒子Co、Ni、Co/Ni催化生长CNTs的影响和屏蔽效应有很大差别。首先因其独特层状二维结构增加了电磁波的反射损耗,其次比表面积大的特点有助于接收更多的电磁波进入到屏蔽体内,使得进入复合材料内部的电磁波被多次反射和散射损耗掉。而且复合屏蔽材料的良好导电性在电磁场中会形成微电流促进电磁波衰减也提高了样品的阻抗匹配性,同时复合屏蔽材料表面的官能团及本征缺陷作为极化中心,形成界面极化,促进样品表面的界面相应损耗电磁波。最后,两种损耗机制下的协同效应增强了样品整体的屏蔽性能。最终我们观察到Ni的整体增强效果最佳,Co金属粒子处于次之,而Co/Ni复合相金属粒子的催化及屏蔽效应则处于末之。