吸波材料对电磁波的能量耗散,主要来自于材料的介电损耗和磁损耗以及二者匹配。介电损耗主要是指通过介质的电子极化,离子极化或界面极化效应来吸收、衰减电磁波；磁损耗则主要是通过磁滞损耗、畴壁共振、涡流损耗和后效损耗等磁化机制来实现对电磁波的吸收和衰减。随着吸波材料应用领域的不断拓展,对吸波材料的要求也越来越苛刻。开发吸收频带宽、厚度薄、吸收能力强、质量轻的电磁波吸收材料已经引起世界各国的关注。纳米吸波材料作为一类新型的电磁吸波材料,不仅具有较好的电磁波吸收性能,且兼具质量轻,厚度薄,频带宽等优势,成为目前电磁领域的研究热点。然而,由于纳米材料尺寸小,表面能高,容易团聚,因此,如何很好的实现纳米材料的分散性能是其应用研究需要解决的关键性问题。此外,理想的电磁波吸收材料希望能同时具有高的磁损耗因子(tanδM=μr"/μr’)以及高的介电损耗因子(tanδE=εr"/εr’)。单一组元的吸波剂,难以满足高效吸波性能的要求,因此,如何同步提高这两组参数对于制备高性能电磁波吸收材料至关重要。本论文工作采用简单的原位复合方法,将具有不同电磁耗散机制的纳米材料进行原位复合,制备得到系列纳米复合吸波材料。希望在有效提高纳米材料的分散性能的同时赋予材料更多的损耗机制及其它的性能可调控性,从而实现对材料的优化设计。利用透射电子显微镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、共焦显微拉曼激光光谱仪等仪器对得到的纳米复合材料进行了形貌、结构的表征,探讨了样品组成、形貌、结构及微观缺陷等对其磁性和电磁性能的影响,在此基础上,实现对其性能的调控,得到具有理想综合性能的电磁吸波材料。主要研究内容和结果如下：1.在液相系统中,Ni/ITO纳米复合材料的制备是通过简便的原位还原法以氯化镍作为镍源,水合肼作为还原剂以及用NaOH调节溶液的pH来完成的。在所制备的纳米复合材料中,ITO纳米粒子不仅仅作为隔离介质防止磁性纳米粒子的团聚,而且还赋予掺混纳米复合材料利于电磁波吸收的额外界面极化机制。结果表明,与纯相Ni或ITO纳米颗粒相比,Ni/ITO纳米复合材料表现出明显增强的吸波性能。这是因为非磁性的ITO纳米粒子有助于Ni纳米粒子在所制备的Ni/ITO纳米复合材料中实现均匀分散,从而有利于获得合适的电磁阻抗匹配并促进额外的界面极化机制来增强微波吸收。本研究有望在制备具有可调控组成和电磁性能的先进吸波复合材料方面开辟新的途径。2.在本研究中,潜在的轻质微波吸收体Ni/C纳米复合材料是通过简便的方法在流动的氨气气氛中煅烧硝酸镍-聚丙烯酰胺的混合物而制备。并对所制备Ni/C纳米复合材料的电磁特性与其组成和微观结构之间的联系进行考察。研究结果表明,所制备的Ni/C纳米复合材料具有岛屿状结构并由多孔碳基质和尺寸约为几百纳米的镍纳米颗粒组成且Ni/C纳米复合材料表现出优异的电磁性能。Ni/C纳米复合材料电磁性能对温度具有高度的依赖性,且在600。C时制备得到的Ni/C纳米复合材料具有理想的吸波性能。在较小的吸波厚度2.3-7.0 mm范围内,其RL<-20 dB(对电磁波的吸收高达99%)的频段范围可达到13.5 GHz。这归功于复合材料中特殊的介孔结构和理想的电磁阻抗匹配以及Ni纳米颗粒在碳基质中的均匀分散。即,Ni/C纳米复合材料中碳基质的存在利于诱导产生多重介电极化从而提高Ni/C纳米复合材料的电磁损耗性能,而且碳的存在在提高复合材料热稳定性,化学稳定性和介电性能的同时还可以保留金属Ni的本征磁性。3.TiN/C纳米复合材料的制备是以钛酸纳米管(H2Ti2O4(OH)2, NTA)和聚丙烯酰胺(PAM)为原料通过简便的一步法完成的。在本节中,氮化钛-碳(TiN/C)纳米复合材料被作为研究本征磁性和电磁性行为与结构缺陷之间关系的具体实例。结果表明,温度对于纳米复合材料的结构组成和性质具有重要影响。此外,TiN/C纳米复合材料不仅表现出明显的静态磁性而且具有显著的动态磁导率,相关于其在8-12 GHz的磁异常和介电共振。然而在TiN/C纳米复合材料弱的静态磁性和动态磁性之间并无直接联系。这意味着尽管所制备纳米材料的电磁性能和结构缺陷之间有一些内在关系,但是静态和动态磁性的起源并不相同。此项工作在揭示纳米结构中静态和动态磁性的起源与结构缺陷和微波电磁特性之间的内在关系方面迈出了重要的一步,为设计缺陷机制的高效电磁波吸收体打开了新的大门。4.在上述工作基础上,采用简单的原位复合方式,以硝酸镍、钛酸纳米管(NTA)和聚丙烯酰胺(PAM)为原材料,固定NTA和PAM的比例不变,逐渐增加硝酸镍的含量,以三者混合物为前驱体在氨气气氛中900℃高温煅烧,一步实现具有不同吸波机制的氮化钛、镍和碳三元纳米复合材料的制备,得到一系列不同比例的Ni/TiN/C纳米复合材料,并对其进行结构性能研究。结果表明,还原过程中得到的镍纳米粒子可以均匀的分散于复合材料中,与空白TiN/C复合材料相比,当硝酸镍的添加比例合适时,Ni/TiN/C复合材料具有明显增强的介电损耗和磁损耗,从而具有理想的吸波性能。以样品S3为例,其RL值在4.5GHz处高达-28.4dB, RL<-10的频宽达到7.4 GHz。这归因于多组分复合材料的多重吸波机制,多重界面极化效应以及介电损耗与磁损耗之间较好的阻抗匹配。此外,碳的引入赋予材料较好的热稳定性和较低的密度,从而赋予其更好的环境适应性,使得该复合材料在磁性,吸波及电磁屏蔽等领域均具有很好的应用前景。总之,本研究采用简单的原位复合方法,成功实现一系列具有多重损耗机制的纳米复合吸波材料的制备。通过将具有不同吸波机制的组分进行原位复合,赋予材料更多的电磁波耗散机制,实现了对材料吸波性能的调控；各组分间良好的分散赋予它们更多与电磁波交互作用的机会,从而使其表现出更加高效的吸波性能：不同组分间很好的相容性及界面效应,赋予材料额外的界面极化机制可以进一步提高材料的电磁波吸收能力。该论文通过研究复合材料的组成、结构、微观缺陷等与其电磁性能之间的关系,不仅得到具有优异综合性能的电磁吸波材料,同时也为研究纳米材料独特的电磁波耗散机制提供了更多的研究思路和一定的理论和实验依据。