碳基吸波材料的研究進展

程金波，趙海波，李蒙恩，李書亮，王玉忠

(四川大學化學學院，環境與火安全高分子材料省部共建協同創新中心，高分子材料工程國家重點實驗室，環保型高分子材料國家地方聯合工程實驗室(四川)，四川 成都 610064)

1 前 言

近年來，隨著電磁波在人們生活中的廣泛應用，電磁污染已經成為越來越嚴重的問題。例如，手機輻射的電磁波會影響精密電子醫療儀器的正常工作；電磁波還會嚴重干擾飛機上的通訊設施；計算機等電子設備的電磁泄露可能導致重要信息的泄露；在軍事方面，基于電磁波的雷達探測技術的發展將嚴重威脅飛機、坦克、船艦的生存能力；而且，電磁波對人體也有長期危害[1-3]。因此，研制具有優異性能的吸波材料無論在軍事方面還是民用方面都有重要的意義。

電磁吸波材料是指能使入射的電磁波進入并損耗于其中，從而減少其反射和透射的一類功能材料。隨著社會的發展進步，吸波材料需要滿足“薄、輕、寬、強”的要求，即厚度薄、質量輕、吸波頻帶寬、反射損耗能力強。此外，高性能吸波材料還要具有耐腐蝕、耐高溫性能[4, 5]。

吸波材料按照吸波劑對電磁波的損耗機理可以分為磁損耗型、介電損耗型和導電損耗型3種。磁損耗型吸波材料包括鐵氧體、磁性金屬等，對電磁波的主要損耗機制是磁滯損耗、鐵磁共振以及渦流損耗等；介電損耗型吸波材料包括碳化硅、鈦酸鋇等，主要通過介電極化效應引起的弛豫損耗等吸收電磁波；導電損耗型吸波材料包含電阻較小的碳材料、高分子導電聚合物及非磁性金屬粉末等，這類材料在感應到外界電磁場時，內部會生成感應電流進而產生感應磁場，這些感應磁場可達到屏蔽外界電磁場的目的。其中鐵氧體、磁性金屬具有較高的反射損耗，但存在密度大(>1 g/cm3)、添加量高(50%～70%，質量分數，下同)的缺陷；陶瓷類吸波材料具有耐高溫、耐腐蝕的優點，但存在密度大、反射損耗低的缺點；導電聚合物雖然密度較低，但反射損耗也較低。近年來，隨著石墨烯、碳納米管等材料的迅速發展，以碳材料為基體的低密度碳基吸波材料逐漸引起人們的關注。Wang等[6]合成了一種多孔納米花狀NiO@石墨烯材料，當其在石蠟基材中的添加量為25%、涂層厚度為1.7 mm時，最高反射損耗達到了-59.6 dB。Li等[7]將納米Fe3O4包覆在碳納米管表面，使材料的有效吸波頻帶達到了8.5 GHz。

本文綜述了碳基吸波材料近年來的研究進展，詳細討論了還原氧化石墨烯基、碳納米管基與多孔碳基3種碳基吸波材料的設計與構建方法，并根據其吸波損耗機理進行歸類論述。最后，提出了碳基吸波材料所面臨的挑戰和發展前景。

2 吸波機理

吸波材料通過電損耗和磁損耗將入射電磁波的能量耗散，從而減少電磁波的反射率與透過率。因此，吸波材料必須具備兩個特性：①阻抗匹配特性，即要求材料具備特殊的邊界條件，在電磁波經過吸波材料表面時盡可能減少反射，使電磁波進入材料內部；②衰減特性，即電磁波進入吸波材料內部后，使電磁波的能量盡量損耗，避免電磁波的再次反射與透射。

當電磁波垂直進入吸波材料界面時，反射系數R可用式(1)表示：

(1)

其中，Zin表示電磁波在吸波材料中的傳輸阻抗；Z0為電磁波在空氣中的傳輸阻抗；Z=Zin/Z0，為界面處的傳輸阻抗。如果要求反射系數R為0，能量耗散則要求Zin=Z0，即要求吸波材料與空氣的傳輸阻抗相等。因此，在設計吸波材料時，應使吸波材料的阻抗盡量接近自由空間的阻抗，從而減少電磁波的反射。

根據傳輸線理論，單層吸波材料的反射損耗(reflection loss，RL)可用式(2)表示：

(2)

(3)

μr(μr=μ′-jμ″)表示材料的復數磁導率，εr(εr=ε′-jε″)表示材料的復數介電常數，f指電磁波的頻率，d指吸波材料涂層的厚度，c指電磁波的傳輸速度。μr和εr為材料的本身特性，決定了材料的吸波性能。μ′和ε′代表材料對電磁波的儲存能力，μ″和ε″代表材料對電磁波的損耗能力，通過測試材料的電磁參數，可以研究其吸波性能及吸波機理。當RL<-10 dB時，90%的電磁波被吸收，相對應的頻帶被定義為有效吸波頻帶(effective microwave absorption bandwidth，EAB)。

電磁波在吸波材料內部傳輸時的損耗衰減主要通過材料介質的極化弛豫和共振吸收將電磁波轉化為熱能。一般用tanδ表示材料的損耗能力，損耗因子又分為電損耗因子(tanδε)和磁損耗因子(tanδμ)，分別如式(4)和(5)所示：

(4)

(5)

由公式(1)得出，當材料的傳輸阻抗與空氣的傳輸阻抗相等時，材料的反射率為0，即電磁波完全進入材料內部。損耗因子代表電磁波在材料內部的損耗，在盡量滿足阻抗匹配的條件下使損耗因子越大，越有利于電磁波的衰減[8]。

碳基吸波材料主要包括還原氧化石墨烯(reduced graphene oxide，RGO)、碳納米管(carbon nanotube，CNT)和多孔碳(porous carbon)3類。這3類碳基材料均具有優異的導電性，但其阻抗匹配特性不佳，導致入射電磁波易發生反射而不易進入吸波材料內部。此外，碳材料的損耗機制單一，不利于吸收電磁波。因此，提高碳基材料吸波性能的關鍵在于：① 提高碳基材料的阻抗匹配性；② 在碳基材料中引入新的損耗機制。目前具體的方法主要包括：① 引入介電材料，利用介電材料相對低的導電性與碳基材料相對高的導電性來調節材料的介電常數，提高阻抗匹配性的同時引入新的損耗機制；② 引入磁性材料，賦予碳基材料適當的磁導率來調節其阻抗匹配特性，同時使其具有磁損耗；③ 構建多孔結構，通過孔隙結構調控材料阻抗匹配特性，同時引入更多界面極化損耗。

3 碳基吸波材料

3.1 RGO基吸波材料

石墨烯是一種具有二維結構的碳材料，由碳原子按照六元環的形式堆積形成平面二維結構，相鄰的碳原子以sp2雜化成鍵，具有密度低、比表面積大、導電性高等特點[9]。然而，單純將石墨烯作為吸波材料時，存在阻抗匹配性低、損耗機制有限和在基材中分散性差的缺點，吸波能力較弱。RGO由于結構中存在大量的缺陷與殘余含氧官能團，更有利于電磁波的吸收和損耗，因而受到研究者的廣泛關注。Wang等[10]以石墨為原料，通過化學氧化還原法制備了RGO吸波材料，研究表明RGO中存在的缺陷和殘余的含氧基團不僅可以提高材料的阻抗匹配性能，還能產生缺陷極化弛豫和含氧官能團的電磁偶極極化弛豫，有效提高了石墨烯的吸波性能。目前，提高RGO基吸波材料的阻抗匹配性和增加其損耗機制主要是通過引入介電或磁性材料、構建多孔來實現。

3.1.1 RGO/介電復合材料

引入介電材料如NiO[6]、聚苯胺(PANI)[11]、CuS[12]、ZnO[13]、Fe2O3[14]、SiC[15]等修飾RGO基吸波材料是提高其吸波性能最有效的方法之一。Cao課題組首先用Hummers法制備氧化石墨烯(GO)，然后在GO表面原位生長無機納米粒子(CuS[12]、α-Fe2O3[14]、α-MnS[16]等)并同時將GO還原成RGO。這些無機納米粒子的引入能改善RGO片層在基材中分散性差的問題，還可以調節材料阻抗匹配性，提高RGO的吸波性能。除了將RGO與無機粒子復合，他們還將PANI納米棒垂直生長在RGO片層上，當涂層厚度為2.5 mm時，RGO/PANI納米棒的最大反射損耗達到-45.1 dB，RL<-20 dB的頻帶達到了10.6 GHz。

Chen等[14]在RGO片層表面原位生長α-Fe2O3納米球(RGO-Fe2O3)，其制備過程如圖1所示。首先，利用水合肼還原制備經聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改性的RGO片層，RGO和PVP之間強的π-π作用賦予RGO高的化學穩定性和優異的分散性；然后，α-Fe2O3納米球與RGO表面的殘余含氧基團或PVP的親水基團之間的靜電作用促使Fe2O3沉積在RGO表面；最后，Fe2O3納米顆粒嵌入RGO片層中并被其包裹起來形成特殊的核殼結構。圖2b表示這種方法制備的RGO-Fe2O3在石蠟基材中添加量為15%(質量分數)時的吸波性能，當涂層厚度為4.5 mm時，RGO-Fe2O3最大反射損耗在6.1 GHz下達到-90.2 dB；當涂層厚度為2 mm時，最大反射損耗達到-78 dB，EAB為6.7 GHz(11.3～18 GHz)。相比純的RGO，RGO-Fe2O3具有更優異的吸波性能，這歸因于Fe2O3核與RGO殼之間獨特的核殼結構增加了RGO-Fe2O3的界面極化損耗，并且Fe2O3與RGO的協同作用進一步提升了復合材料的吸波性能。綜上所述，將介電材料引入RGO片層中在一定程度上可以改善RGO分散性差的問題，更重要的是可以提高RGO的阻抗匹配性，同時增加界面極化損耗，最終獲得優異的吸波性能。

圖1 RGO-Fe2O3復合材料的制備過程示意圖[14]Fig.1 Preparing process illustration of RGO-Fe2O3 composites[14]

圖2 RGO-Fe2O3在石蠟基材中添加量為15%(質量分數)時的電磁參數(a)和RL曲線(b)[14]Fig.2 Complex permittivity and permeability of RGO-hematite-wax composites at a loading of 15wt% (a) and reflection loss curves (b) of the RGO-hematite-wax composites with different thickness[14]

3.1.2 RGO/磁性復合材料

將磁性材料(Co3O4[17]、CoFe2O4[18]、Fe3O4[19]、MnFe2O4[20]、Ni[21]等)與RGO復合，賦予材料適當的磁導率，也被用來改善RGO的阻抗匹配特性。Fu等[22]用離子液體輔助法制備了NiFe2O4納米棒-RGO復合材料，其飽和磁化強度達到了22.5 emu/g；當涂層厚度為2 mm，復合材料在16.1 GHz時最大反射損耗達到-29.2 dB，EAB為4.4 GHz (13.6～18 GHz)。Qu等[23]將中空的Fe3O4-Fe納米球與RGO片層復合，制備的復合材料在涂層厚度為4.6 mm時最大反射損耗達到了-58 dB。磁性材料的引入能有效改善RGO的阻抗匹配性，同時引入磁損耗機制，最終有效提高RGO的吸波性能。

在RGO中同時引入磁性和介電損耗材料構建多組分RGO吸波材料也引起了研究者的關注。Pan等[24]構建了Fe3O4@SiO2@RGO納米復合材料，當其添加量為20%時，最大反射損耗達到了-26.6 dB。Ren等[25]設計了一種由RGO、Fe3O4@Fe核殼納米顆粒和ZnO納米顆粒構成的四組分吸波材料，當其添加量為20%時，這種四組分吸波材料在RL<-20 dB時頻帶達到了7.3 GHz。構建多元吸波材料能夠充分利用不同組分間的協同作用、多個界面間的極化作用及相鄰組分間的電荷轉移作用實現優異的吸波效果。然而，多組分的引入使制備工藝復雜化，同時還會帶來分散性差、界面相容性差等問題。

3.1.3 多孔RGO基復合材料

構建多孔結構一方面能降低材料的密度，另一方面可通過孔隙結構調控材料的阻抗匹配特性。Zhang等[3]制備了一種超輕的彈性3D RGO泡沫，其密度低至1.4 mg/cm3，孔隙率達99%，EAB達到了52.2 GHz，比大部分已知吸波材料的吸波頻帶更寬。

同時構建多孔結構并引入磁性材料也是提高RGO吸波性能的一種方法。作者課題組將CoNi合金納米顆粒負載在RGO表面，制備的CoNi/RGO氣凝膠具有超低的密度(7 mg/cm3)，在低添加量(7%)和超低涂層厚度(0.8 mm)下實現了優異的吸收性能(RL=-53.3 dB)[26]。將RGO構建成多孔結構，有效增加了界面極化損耗，而且磁性納米顆粒的負載進一步提高了RGO對電磁波的吸收，進而增強其吸波性能。然而RGO復合材料目前的制備工藝較復雜且價格較昂貴，難以實現大規模應用。表1總結了近年來RGO基復合材料的吸波性能。

表1 近年來文獻中的RGO基復合材料的吸波性能

3.2 CNT基吸波材料

CNT因其優異的物理化學性能引起了研究者們廣泛的關注，而且一維管狀結構和高的導電性使其具有低的滲透閾值和優異的導電損耗性能。因此，CNT被認為是輕質耐高溫吸波材料的潛在候選材料之一。Singh等[27]在碳纖維表面通過化學氣相沉積法生長了碳納米管(CNTCF)，當CNTCF在環氧樹脂中的添加量為0.35%時，復合材料的最大反射損耗達到了-42 dB；添加量為0.5%時，EAB達到了X波段的4.5 GHz。

對CNT而言，其優異的導電性使電磁波易被反射而不利于電磁波的吸收，且損耗機制主要來源于極化引起的介電損耗和導電損耗，因此可以通過引入其他介電/磁性材料改善阻抗匹配特性和增加損耗機制。Lu等[28]在多壁碳納米管(MWCNTs)表面修飾ZnO，調控它們之間的界面極化性能和介電常數，具體制備方法如圖3所示。Kong等[29]用鈷配合物來改性CNT，有效減少了材料表面對電磁波的反射而使其進入材料內部。

相比RGO，對CNT多孔結構的研究較少，改善CNT的吸波性能主要有兩種方法：一是與介電材料復合；二是與磁性材料復合。

3.2.1 CNT/介電復合材料

近年來，研究者通過在CNT上修飾介電材料來適當調整CNT的電磁參數進而提高其吸波性能。Wang等[30]將中空的立方型的ZnSnO3(ZSO)包覆在MWCNTs表面，制備了ZSO@CNT復合材料，通過改變反應溫度調節復合材料的結構，進而改善樣品的吸波性能。圖4為不同溫度下制備的ZSO@CNT的RL曲線和吸波機理示意圖。其中，ZSO@CNT-130 ℃具有適中的介電常數和損耗，在13.5 GHz時，最大反射損耗達到了-52.1 dB，如圖4a。ZSO@CNT-130 ℃的損耗機理主要歸因于(圖4b)：① 材料制備過程中內部結構的坍塌導致ZSO@CNT-130℃中存在大量的界面，產生的正負電荷中心增加了偶極極化；② 獨特的中空結構產生了許多界面和缺陷，提供足夠的活性位點用于電磁波的反復散射；③ 構建的3D導電網絡結構增加了導電損耗。

圖3 ZnO納米顆粒沉積在MWCNTs上的示意圖[28]Fig.3 Schematic illustration of the deposition of ZnO nanocrystals on MWCNTs[28]

3.2.2 CNT/磁性復合材料

通過引入磁性金屬或磁性金屬氧化物，也可以改善CNT的電磁吸波性能。由于結合了磁性金屬的磁損耗和CNT的電損耗，通過簡單的化學法制備的CNT/Fe、CNT/Co、CNT/Ni均表現出優異的吸波性能[31, 32]。

此外，形貌、幾何形狀或微孔結構也影響材料的吸波性能。Li等[7]通過水熱法分別制備了堆積密集的Fe3O4/CNT(nano Fe3O4compact-coated CNTs, FCCs)和堆積寬松的Fe3O4/CNT(nano Fe3O4loose-coated CNTs, FLCs)。研究結果表明，FCCs中由于Fe3O4納米顆粒更小，具有更大的曲率更有利于電磁波進入材料內部；在Fe3O4與CNTs界面處能積累更多空間電荷進而產生更多界面極化損耗，有利于提高吸波性能，如圖5所示。

圖4 不同溫度下制備的ZSO@CNT在石蠟中添加量為50%(質量分數)、涂層厚度為1.6 mm時的RL曲線(a)； ZSO@CNT的吸波機理示意圖(b)[30]Fig.4 RL curves of ZSO@CNT composites fabricated at different temperature with the thickness of 1.6 mm and mass fraction of 50% in paraffin(a); Microwave absorption mechanism illustration in the ZSO@CNT system (b)[30]

同時將磁性和介電損耗材料引入CNT中也是提高其吸波性能的有效方法。Yang等[33]制備了Fe3O4/PPy/CNTs復合材料，引入磁性的Fe3O4與導電的PPy，有效改善了CNTs的吸波性能。Sun等[34]將0D的Ni納米球和2D的MoS2依次修飾到1D的CNT上制備了201-MoS2-Ni-CNTs復合材料，這種“201”結構提供了大的比表面積、強的介電損耗和合適的阻抗匹配，使201-MoS2-Ni-CNTs表現出優異的吸波性能。表2總結了近年來文獻中報道的CNT基復合材料的吸波性能。

表2 近年來文獻中的CNT基復合材料的吸波性能

圖5 堆積密集的Fe3O4/CNT(a)和堆積寬松的Fe3O4/CNT(b)的吸波損耗機理示意圖[7]Fig.5 Microwave absorption mechanism illustration of nano Fe3O4 compact-coated CNTs (a) and nano Fe3O4 loose-coated CNTs (b)[7]

在上述CNT基復合材料中，納米粒子通常被封裝在CNT內部空腔或附著在其外壁上。CNT的合成方法一般是化學氣相沉積(CVD)或電弧放電法，常需要特殊的設備和復雜的工藝，目前發展相對簡便的方法來制備CNT基復合吸波材料仍然具有挑戰性。

3.3 多孔碳類吸波材料

多孔碳材料具有高的比表面積，被廣泛應用在催化、能源儲存等多個方面。多孔結構也使多孔碳成為一種理想的吸波材料：首先，多孔結構使材料具有低密度和適中的介電常數，使得大部分電磁波能夠進入多孔材料內部；其次，多孔結構可以制造更多的界面極化損耗，進一步增強材料對電磁波的吸收。

簡單的多孔碳材料仍存在損耗機制單一和阻抗不匹配的問題，許多研究者將其他損耗材料引入到多孔碳材料中以改善其吸波性能。Fang等[35]利用米糠作為碳源制備了多孔碳(rice husk-based porous carbon, RHPC)，并通過后處理改性引入Fe和Co，分別制備了RHPC/Fe和RHPC/Co。對于RHPC/Fe，當涂層厚度為1.4 mm時，最大反射損耗為-21.8 dB，EAB達到了5.6 GHz；對于RHPC/Co，涂層厚度為1.8 mm時，最大反射損耗達到了-40.1 dB，EAB為2.7 GHz。

與RGO、CNT不同，目前多孔碳的制備過程通常伴隨著與其他損耗材料的合成，因此根據多孔碳的制備方法可以將多孔碳類吸波材料分為3種：一是以金屬有機骨架(metal organic frameworks, MOFs)為模板，通過修飾MOFs并進行熱解得到多孔碳復合材料；二是以多孔的泡沫或氣凝膠為模板，通過熱裂解法制備多孔碳復合材料；三是構造核殼微球結構并通過刻蝕除去核并炭化得到中空的多孔碳。

3.3.1 MOFs制備的多孔碳復合材料

MOFs具有多種形貌和高的比表面積，熱解MOFs模板是制備多孔碳基吸波材料的一種最常用方法。Qiang等[36]用ZIF-67裂解制備了Co/C復合材料，研究表明電磁參數與熱解溫度有關，如圖6所示。介電常數的實部和虛部均隨著熱解溫度的升高而增大，介電損耗角(tanδε=ε″/ε′，代表材料介電損耗能力)也呈增大趨勢。隨著熱解溫度的升高，Co/C復合材料的石墨化程度增加，導電性提高，介電常數增加。相較于介電常數，不同溫度下制備的Co/C復合材料的磁導率變化較小，磁導率隨頻率的波動表明磁損耗的引入。Co/C-800具有適中的介電常數，吸波性能最優異。

Ji課題組[37-39]用MOFs為模板制備了一系列金屬及金屬氧化物/碳復合材料。例如，他們將抗壞血酸包覆的Fe3O4沉積在ZIF-67上，經原位炭化得到Fe-Co/納米多孔碳(nanoporous carbon，NPC)復合材料。通過調節Fe3O4的添加量來控制Fe/Co的比例，得到的Fe-Co/NPC在涂層厚度為1.2 mm時的最大反射損耗達到了-21.7 dB[37]。Ma等[38]以ZIF-67為模板制備了CuO@NPC復合材料，CuO的引入提高了多孔碳的阻抗匹配性能。當涂層厚度為1.55 mm時，CuO@NPC的最大反射損耗達到了-57.5 dB。此外，Liu等[39]用Ni基MOFs作為模板，炭化制備出了多孔Ni/C復合材料，通過調節炭化溫度來調控電磁參數，實現最佳阻抗匹配性能。當炭化溫度為500 ℃，涂層厚度為2.6 mm時，多孔Ni/C復合材料最大反射損耗達到了-51.8 dB，EAB為3.48 GHz。熱解MOFs制備的多孔碳材料熱解后的材料通常是多孔碳與金屬或金屬氧化物的復合材料，通過調節熱解溫度和金屬或金屬氧化物的含量可以控制材料的電磁參數，進而改變材料的吸波性能。

3.3.2 泡沫/氣凝膠制備的多孔碳復合材料

以泡沫或氣凝膠為模板也是制備多孔碳材料的一種有效方法。作者課題組制備了一系列磁性金屬/碳復合氣凝膠或泡沫。作者[40]用超臨界法制備了一種海藻酸鹽-Ni2+泡沫材料，并以此為前驅體，通過熱裂解制備了Ni/C泡沫，這種制備方法綠色簡單，Ni納米顆粒均勻分布在多孔碳的表面且不團聚。而且，其密度低至0.1 g/cm3，比表面積高達451 m2/g。當其在石蠟中的添加量為10%、涂層厚度為2 mm時，其最大反射損耗達到了-45 dB，EAB為4.5 GHz。使用相似的方法，作者[41]還制備了Co@crystallization carbon@carbon氣凝膠，提高了Co的熱氧穩定性并實現了優異的吸波性能。

圖6 不同裂解溫度下得到的Co/C復合材料的電磁參數：介電常數(a, b)，介電損耗角(c)，磁導率(d，e)和磁損耗角(f)[37]Fig.6 Complex permittivity (a, b), dielectric loss tangents(c), complex permeability (d, e), and magnetic loss tangents(f) of Co/C composites pyrolyzed at different temperature[37]

由于泡沫或氣凝膠本身具有穩定的骨架和均勻的孔結構，通過炭化泡沫或氣凝膠制備的多孔碳材料具有一定的力學性能，有望進一步發展成為輕質柔性材料，可應用在高負荷隱形作戰中。

3.3.3 刻蝕核殼結構制備的多孔碳復合材料

通過構建核殼結構然后刻蝕掉核也可以制備多孔碳材料。Qiang等[42]制備了酚醛樹脂@SiO2@酚醛樹脂微球，經炭化、刻蝕SiO2得到中空的C@C微球，其具有高的比表面積(629 m2/g)和大的孔體積(0.8 cm3/g)。與酚醛直接炭化的碳相比，這種中空的C@C微球具有更優異的吸波性能。

相比石墨烯和CNTs，多孔碳材料價格低廉，更易實現工業化。且多孔碳類吸波材料種類繁多、比表面積大、改性方法簡單，為制備高性能輕質吸波材料提供了思路。表3總結了近年來多孔碳復合材料的吸波性能。

4 結 語

碳基吸波材料在吸波材料領域的研究與應用越來越多，已引起研究者們的廣泛關注。本文重點介紹了近年來多種碳基復合材料的研究進展。研究表明，將碳基材料與其他損耗材料(導電聚合物、磁性金屬、鐵氧體和陶瓷等)復合可改善碳基材料的阻抗匹配特性，并引入更多的損耗機制(如磁損耗、更多種類的極化損耗等)，有效提升材料的吸波性能。在碳基材料中同時引入多種磁性或介電組分可進一步提升碳基復合材料的吸波性能，但引入多組分會增加制備工藝復雜性，同時帶來分散性和界面相容性差等問題。此外，吸波材料的形貌與尺寸也會影響材料的導電損耗、磁損耗、介電松弛、界面極化和阻抗匹配性，進而對吸波性能產生一定的影響。最近的研究表明構建中空結構或多孔結構(泡沫、氣凝膠、海綿)也是提高阻抗匹配性和吸波性能的一種有效方法。

表3 近年來文獻中多孔碳基復合材料的吸波性能

目前，構建同時具備“薄、輕、寬、強”的高性能吸波材料仍是吸波材料領域主要關注的問題。因此，利用碳基材料本身的優異性能，構建多孔結構并結合碳基材料與其他損耗材料的協同作用共同提高吸波性能是一種有效的解決方法。另外，現在的吸波材料主要關注對2～18 GHz波段電磁波的吸收。然而隨著米波和毫米波探測技術的發展，對吸波材料的多頻段吸收提出了更高的需求，吸波材料應兼具對米波、厘米波、紅外光和激光等多波段的吸收。最后，兼具其他功能(如耐高溫、耐腐蝕、超疏水等)的吸波材料是碳基吸波材料未來發展的另一重要方向，研究者需要開發適應不同苛刻環境的吸波材料。隨著科技的發展，單頻帶、單功能的吸波材料將難以滿足未來的需求，發展多功能多頻帶隱身材料會是未來的發展趨勢。