基于分级生物质衍生碳微纤维与Ta4HfC5陶瓷晶须的双层结构设计：实现高性能雷达-热兼容隐身应用

本综述创新性地提出一种基于生物质衍生碳微纤维与Ta4HfC5陶瓷晶须的双层结构吸波材料，通过优化微观结构与阻抗匹配，实现在K波段（18-26.5 GHz）8.5 GHz超宽频带吸收与-20 dB反射损耗，为高性能雷达-热兼容隐身材料设计提供新策略。

　　

Highlight

本研究通过优化Erodium cicutarium植物衍生的碳微纤维与合成Ta₄HfC₅晶须的微观结构设计，显著提升微波吸收性能。独特的双层结构将两种不同材料分置于独立层级，既增强阻抗匹配，又促进电磁波的多重反射与散射。组分与基体间的带隙差异、晶须粗糙表面及3D微纤维网络共同构建大量异质界面，强化界面极化效应。

Synthesis of Ta₄HfC₅ whiskers (THC)

实验将0.32 g HfCl₄与1.43 g TaCl₅溶于20 cc蒸馏水和80 cc乙醇的混合溶剂，在80°C下磁力搅拌30分钟。完全溶解后加入1.75 g聚乙烯二醇4000作为分散剂，继续搅拌30分钟。随后缓慢加入150 cc氨水（25 wt%）直至形成均匀前驱体溶液。

Results and discussion

X射线衍射（XRD）分析显示：MC粉末在20-60°范围内呈现（002）、（101）和（004）晶面衍射峰（JCPDS No: 001-0640），符合石墨碳特征；TC粉末在34.7°、40.3°、58.1°、69.5°和73.1°处出现五个主峰，对应Ta₄HfC₅的（111）、（200）、（220）、（311）和（222）晶面。扫描电镜（SEM）图像揭示碳微纤维形成互联3D网络，Ta₄HfC₅晶须呈现高长径比与表面粗糙特性，二者协同构建多重异质界面。电磁参数测试表明，双层结构在20 GHz处实现-20 dB反射损耗，有效吸收带宽达8.5 GHz，覆盖整个K波段。

Conclusions

本研究通过生物质碳微纤维与Ta₄HfC₅晶须的协同设计，证实双层结构可同时优化阻抗匹配与极化损耗机制，为开发薄层、宽频、热稳定的新一代电磁波吸收材料提供重要参考。