碳酰铁粉功能化连续碳纤维网格嵌入玻璃纤维增强复合材料的微波吸收结构设计与优化

为解决传统金属周期结构在玻璃纤维增强复合材料(GFRP)中易引发应力集中的问题，研究人员通过将碳酰铁粉(CIP)改性连续碳纤维(CF)网格嵌入GFRP层压板，利用环氧树脂整体成型技术实现连续玻璃纤维(GF)与CF的界面协同。经遗传算法优化结构参数后，该材料在6.3–8.8 GHz和10.3–18 GHz频段实现峰值-33.8 dB的吸波性能，同时弯曲强度提升7%达470 MPa，兼具结构承载与宽带微波吸收功能。

　　

这项研究创新性地将周期性碳酰铁粉(CIP)/碳纤维(CF)网格结构嵌入玻璃纤维增强复合材料(GFRP)层压板，巧妙解决了传统金属吸波结构导致的应力集中难题。通过环氧树脂整体成型技术，实现了连续玻璃纤维(GF)与CIP改性碳纤维带(CF tape)的无缝结合，既避免了界面应力集中，又保留了GFRP固有的高比强度特性。

研究团队采用MATLAB遗传算法对关键几何参数（包括CIP/CF网格带宽和GFRP层厚度）进行智能优化，并通过高频电磁仿真软件(HFSS)验证了设计效果。实验数据与仿真结果高度吻合：优化后的复合材料在6.3–8.8 GHz和10.3–18 GHz双频段展现出卓越的微波吸收性能，峰值吸收高达-33.8 dB。更令人振奋的是，这种特殊结构使材料的弯曲强度达到470 MPa，较纯GFRP提升了7%，实现了力学性能与电磁功能的双重突破。

该突破性成果得益于GFRP、CF和CIP三者的电磁特性协同作用，以及CIP/CF网格的周期性结构设计，为开发兼具高机械强度和宽带微波吸收性能的新型复合材料提供了重要范式。