碳纤维材料在电磁吸收与屏蔽中的研究现状及应用前景

王 静，包文丽，刘元军，3，4

（1.天津工业大学纺织科学与工程学院，天津 300387；2.山东大学材料科学与工程学院，山东济南 250061；3.天津工业大学天津市先进纺织复合材料重点实验室，天津 300387；4.天津市先进纤维与储能技术重点实验室，天津 300387）

电磁污染不仅会干扰电子通讯设备的正常工作，而且会对人类的身体健康和生存环境造成不良的影响［1］。因此，对吸波、屏蔽材料的研究从最初的军工防护与隐身逐步向人体电磁安全防护、电子设备防电磁干扰以及信息保密等方面延展［2-3］。属于碳系材料的碳纤维，因具有低密高强、导热性好、模量比高、电阻可调控的特性，被广泛用作吸波和屏蔽复合材料［4］。

1 碳纤维的电磁吸收原理概述

近年来，国内外学者针对电磁波展开了大量的研究［5-6］，研究主要集中在电磁屏蔽和吸收两方面［7］。

1.1 电磁吸波原理

吸波材料又被称为隐身材料，吸波示意图如图1所示。

图1 吸波示意图

当来自外界的入射电磁波辐射到吸波材料表面时，在一定的阻抗下，入射波的一部分会射进材料内部，另一部分会在材料表面被反射回自由空间；而射入材料内部的电磁波一部分会透射穿过材料界面，再度进入自由空间，另一部分会被材料损耗、吸收或转化成对人体无害的形式而释放［8］。电磁吸收将来自外界的电磁能量转化成热能以及其他对人体无危害的能量，从根本上杜绝了电磁污染［9］。一般用反射损耗、磁导率和介电常数来评价材料的吸波能力。

有效的吸波材料需同时满足的要求：（1）具有优良的阻抗匹配特性，当入射电磁波辐射到吸波材料涂层表面时，入射波应尽可能多地被吸收进入材料内部，尽量减少反射回自由空间的电磁波；（2）具有较佳的损耗特性，被吸收进入材料内部的电磁波应尽可能多地被吸收或是转化成其他形式的能量释放出去，透射回自由空间的电磁波应尽量少。

1.2 碳纤维的电磁吸波原理

碳纤维内部能形成良好的导电网络，因此即使其填充量较小，仍表现出较佳的电磁屏蔽效果。当电磁波在碳纤维之间传播时，随着入射电磁波频率的增加，会在纤维内部出现涡流损耗现象而被吸收，体现出碳纤维的吸波性能；而另一部分电磁波会在每束碳纤维之间发生散射而相位对消，减少了电磁波的反射，从而体现出碳纤维优良的吸波性能［10］。

2 碳纤维的电磁屏蔽原理

2.1 电磁屏蔽原理

根据Schelkunoff 电磁屏蔽理论［11］，材料的电磁屏蔽效果为吸收损耗、材料内外部反射损耗之和。电磁屏蔽示意图如图2所示。

图2 电磁屏蔽示意图［12］

由图2 可以看出，当屏蔽层附近的电磁波辐射到屏蔽材料表面时，一部分入射波在屏蔽层界面被反射耗散重新回到外界；另一部分则穿过屏蔽层表面进入屏蔽材料内部。进入材料内部的电磁波一部分被吸收耗散，另一部分在材料内表面经过多次反射后耗散，剩下的电磁波则会透射过材料回到外界自由空间［13］。

电磁屏蔽主要是利用材料自身较高的导电性，在材料内部可以形成封闭的导电通路，使来自外界的电磁波沿着导电通路运动而不会穿透材料，但电磁屏蔽只是将入射的电磁波反射回外界，不仅不能减弱或消除电磁波［14］，还会造成二次污染［15］。研究表明，一般导电性能越好的材料，屏蔽效能也会越好，但随着入射波频率的增大，穿透力增强的同时屏蔽效能减小。

2.2 碳纤维的电磁屏蔽原理

由于碳纤维材料具有优良的导电性，当向碳纤维材料施加入射电场时，纤维排布方向与电场平行的结构会使纤维内部产生较大的传导电流，产生接近金属的反射入射电场效果；纤维排布方向与电场垂直的结构使碳纤维损耗电磁波；纤维排布方向与电场结构无规律时，反射电场可产生与入射电场垂直的分量，起到一定的反射消波作用［16］。综上所述，碳纤维的电磁屏蔽性能主要归因于内部纤维彼此搭接，形成载流子可以流动的导电网络，然后载流子在流动过程中可以与电磁场相互作用，削弱电磁波的传导而起到屏蔽效果［17］。

3 电磁参数及物理意义

3.1 介电常数

介电常数又称电容率或相对电容率，表示同一电容器中以某一物质为电介质时的电容和以真空为电介质时的电容的比值，用ε表示。介电常数表征电介质或绝缘材料在电场中贮存感生极化电荷的相对能力，其大小代表了电解质的极化程度，但介电常数只能间接评价材料的吸波能力。介电常数通常表示为ε=ε′-jε″，由实部、虚部和损耗角正切值组成。其中，ε′为介电常数实部，表征材料在外加电场作用下的极化能力，实部越大，极化能力越强；ε″为介电常数虚部，表征材料在外加电场作用下的损耗能力，虚部越大，损耗能力越强；损耗角正切值则表征材料的吸波衰减能力，其值越大，衰减能力越强［17-22］。

3.2 磁导率

磁导率表示磁介质中磁感应强度与磁场强度之比，用μ表示。磁导率是表征磁介质磁性的物理量，也是反映材料吸波性能的重要参数，但也只能间接评价材料的吸波能力。磁导率通常表示为μ=μ′-jμ″，其中，μ′表示材料在磁场作用下的磁化能力，其值越大，磁化能力越强；μ″表示材料在磁场作用下的损耗能力，其值越大，损耗能力越强。

3.3 反射损耗

反射损耗又称反射率或回波损耗，表示电磁波入射到材料表面后反射波功率与入射波功率之比，用RL 表示。反射损耗可以直接评价材料的吸波性能，通常表示为RL=10lg(Pa/Pm)，其中，Pa表示反射波功率，Pm表示入射波功率。由于入射到材料表面的电磁波并非完全被反射，因此Pm大于Pa，所得材料的反射损耗为负值，其值越小代表被反射的电磁波越少，即材料损耗电磁波的能力越强。一般当材料的反射损耗值小于等于-10 dB 时，可以认为90%的电磁波被损耗，即材料具有优良的吸波能力［23-25］。

3.4 屏蔽性能

屏蔽效能是指干扰源置于屏蔽材料外时，屏蔽材料安放前后的电场强度、磁场强度或功率比值，用SE 表示。屏蔽效能表征材料对电磁波的屏蔽效能，通常表示为SEE=20lg(E1/E2)、SEH=20lg(H1/H2)、SEP=20lg(P1/P2)，其中，SEE、SEH和SEP分别代表电场屏蔽效能、磁场屏蔽效能和功率屏蔽效能，E1、H1和P1分别代表屏蔽材料安放前的电场强度、磁场强度和功率，E2、H2和P2分别代表屏蔽材料安放后的电场强度、磁场强度和功率。由于屏蔽材料安放前的电场强度、磁场强度和功率均大于安放后，因此E1大于E2、H1大于H2、P1大于P2，所得材料屏蔽效能为正值，其值越大代表屏蔽的电磁波越多，即材料的电磁波屏蔽能力越强。一般当材料的屏蔽效能大于等于20 dB 时，可以认为90%的电磁波被屏蔽，即材料具有优良的屏蔽能力。

4 碳纤维材料在电磁吸收与屏蔽领域中的研究现状

国外已经实现用碳纤维材料研制隐形飞机等飞行器，并且成功改性碳纤维，大大减少了反射电磁波的量，提高了碳纤维的吸波性能。而国内电磁屏蔽技术领域对碳纤维材料的研究还比较浅显，大多集中在对树脂基复合材料（碳纤维作为填料）或碳纤维排布方式与电磁屏蔽性能关系的研究上［26-27］。

碳纤维具有良好的导电性，对电磁波具有吸收与屏蔽作用［28］。但研究表明，单一使用碳纤维作为吸波和屏蔽材料时，可能存在磁导率低、介电常数高、吸收强度低、吸收频带窄等缺陷［29-30］；而当碳纤维与某些吸波功能粒子多元复合制备复合材料时，不仅能充分发挥碳纤维优良的电磁屏蔽效能，还能克服碳纤维在单独使用时吸波性能较差的缺点，有利于增强碳纤维的电磁吸收与屏蔽性能［31］。

4.1 碳基吸波功能粒子碳纤维复合材料的研究现状

近年来，将碳基吸波功能粒子（如石墨、石墨烯等）与碳纤维材料复合制备碳纤维复合材料逐渐成为研究热点。石墨是碳质元素结晶矿物，六边形层状结晶格架结构［32］，具有完整的层状解理，属于六方晶系。石墨作为一种常见的碳质材料，广泛应用于导电材料、润滑材料等传统领域。但受科技与社会发展的影响，石墨材料逐渐突破传统，研究开发出新的用途。将石墨用作吸收和屏蔽电磁波的材料便是其新型用途之一。彭强［33］研究和制备了以吸波功能粒子石墨与碳纤维为填料的电磁屏蔽水泥砂浆，虽然使用单一石墨或碳纤维都能提高砂浆吸收和屏蔽电磁波的能力，但当石墨和碳纤维复合在一起时，砂浆的电磁屏蔽性能较两者单独使用时更好，且当石墨与碳纤维质量分数分别为15.0%和0.2%、电磁波频率为600 MHz～1.5 GHz 时，所得的石墨基碳纤维复合电磁屏蔽砂浆的屏蔽效能大于10 dB。聂流秀［34］研究了石墨质量分数对石墨基碳纤维复合材料电磁屏蔽效能的影响，在研究过程中保持碳纤维质量分数2%不变，然后与不同质量分数的石墨粉复合，分别测试其屏蔽效能。结果表明：石墨基碳纤维复合材料的屏蔽效能比单一碳纤维材料明显提高，并且随着电磁波频率的增大，石墨基碳纤维复合材料在屏蔽电磁波上具有更加显著的优势。在电磁波频率为100 MHz～1.5 GHz 时，单一碳纤维材料的屏蔽效能为3～20 dB，而石墨基碳纤维复合材料的屏蔽效能为8～29 dB，在电磁波频率为100 kHz～400 MHz 时，石墨基碳纤维复合材料与单一碳纤维材料的屏蔽效能之差最小为5 dB，最大可达15 dB。陈光华［35］研究发现石墨基碳纤维复合材料的屏蔽效能比单一碳纤维材料高2～3 dB，这是由于单独利用碳纤维时，碳纤维通过内部纤维搭接形成导电网络；单独利用石墨粉时，通过导电粒子直接接触才导电；而当两者复合时可以相辅相成，碳纤维网络为石墨导电粒子增加接触机会，石墨为碳纤维间的电子跃迁降低势垒［36］，材料的反射损耗与屏蔽效能值均增大，吸波能力与屏蔽性能均提高。

石墨烯是一种二维原子晶体平面结构新材料，组成其结构的碳原子通过sp2杂化轨道组成周期性的六角形蜂窝状晶格。另外，石墨烯是单层碳原子构成的薄片，因此厚度为单层碳原子的大小（约0.335 nm），可以视作单层石墨。运用原子键电负性均衡方法和密度泛函理论对本征及掺杂石墨烯的构型［37］进行研究后发现，其残留的含氧官能团和内部结构缺陷使石墨烯的阻抗匹配得到改善，促使能量转化为费米能级［38］，同时也能使石墨烯产生官能团电子偶极极化弛豫现象［39］和结构缺陷极化弛豫现象［40］，使其拥有独特的吸波性能。从石墨烯结构分析，其独特的单层碳原子结构及孔壁使暴露在磁场下的化学键外层电子更易极化弛豫，从而外界辐射的电磁波衰减［41］。因此主要有4 个理论来支撑石墨烯的潜在吸波性能：（1）二维晶体的表面效应［42］；（2）能级分裂效应［43-44］；（3）小尺寸与体积效应［45］；（4）边界效应［46］。但石墨烯本身生产成本高且生产效率低，因此与碳纤维材料结合可以打破其应用限制，拓宽应用范围。吴 佳 明［47］尝 试 将 不 同 质 量 分 数（0.25%、0.50%、0.75%、1.00%）的聚酯树脂（UP）与碳纤维材料进行复合，然后测试碳纤维复合材料在X 波段的电磁屏蔽性能。结果表明：纯聚酯树脂几乎无屏蔽效果，8.2 GHz 时屏蔽效能值仅为3.3 dB；而当碳纤维与聚酯树脂复合后，屏蔽效能明显升高且屏蔽频率段明显增宽，复合材料中碳纤维质量分数为0.25%、0.50%、0.75%、1.00%时，在12.4 GHz 时的屏蔽效能分别可达27.7、28.3、32.5、30.1 dB；进一步使用石墨烯对碳纤维进行改性后再次与聚酯纤维复合，所得复合材料的屏蔽效能比石墨烯改性前有所提高，在相同频率下的屏蔽效能达到28.4、29.7、34.7、32.1 dB。此结果表明：添加石墨烯可以使碳纤维/聚酯树脂复合材料的电磁屏蔽性能提高。Jiang 等［48］采用电泳沉积法将石墨烯沉积到碳纤维上，再通过电致聚合将苯胺附着于石墨烯/碳纤维片层上，最后制备出聚苯胺/石墨烯/碳纤维复合材料，对所得复合材料的各种性能进行测量、研究，结果显示：石墨烯与碳纤维复合可以提高材料的电学性能、屏蔽效能及力学性能。石墨烯与碳纤维复合制备的材料除了具有优异的屏蔽效能外，还可提高材料其他方面的性能。Huang 等［49］采用电泳沉积法将石墨烯沉积附着于碳纤维表面，增强了碳纤维的界面性能与界面剪切强度。Qin 等［50］研究了石墨烯改性碳纤维的力学性能、电学性能。夏雪等［51］采用熔融共混法，利用聚丙烯（PP）、石墨烯纳米片（GNSs）与碳纤维（CF）制备出PP/GNSs/CF 三元复合材料，并测试其热学性能及力学性能，结果表明：石墨烯和碳纤维复合使导热性能与力学性能均有一定的提升。

4.2 金属基吸波粒子碳纤维复合材料的研究现状

将金属基磁性材料［如镍（Ni）粉、铁粉等］与碳纤维材料复合制备碳纤维复合材料也备受关注。镍粉呈灰色不规则粉末状，可用于制取磁性与吸波材料。研究表明，镍粒子优良的各向异性、良好磁性和吸收性有利于吸收电磁波，但是其优异的导电性会引起涡流损耗而阻碍电磁波的吸收。因此，将镍粉作为吸波功能粒子与碳纤维材料结合来改善镍粉由于涡流损耗造成的吸波缺陷已经引起研究者的重视。安玉良等［52］采用电镀法制备镍催化膜，然后采用气相沉积工艺成功合成镀镍螺旋碳纤维材料，测试其吸波性能后发现，镀镍螺旋碳纤维材料在频率为8.2～12.4 GHz 时的吸波性能较好，并具有较好的电磁吸收性能和屏蔽性能。张建东等［53］用热压罐工艺将反射层增强体（镍粉和碳纤维复合材料）、吸波层增强纤维（芳纶纤维）和吸收剂（将碳纳米管分散到树脂中）复合，制备出复合材料板材，然后测试其密度、吸波性能、屏蔽效能、拉伸强度等，结果表明：复合材料的密度为1.51 g/cm3，在频率为8.1～12.4 GHz 时的反射损耗值小于-10 dB，最小值可达15.59 dB，在频率为10 GHz 时的屏蔽效能值为98 dB，拉伸强度为573 MPa。由此可看出，制备的材料具有良好的吸波和屏蔽效果，可用作隐身和防电磁泄露材料。周勇［54］采用化学镀的方法制备出Ni 镀层碳纤维复合材料，EDX 分析结果表明：Ni 镀层碳纤维复合材料的镀层是Ni-P 合金，且原子个数比约为9∶1，此时复合材料拥有最佳的吸波性能。王富强等［55］采用化学镀法将一层金属镍沉积附着在碳纤维上，单向编织制备出Ni 镀层碳纤维复合材料，然后以该Ni 镀层碳纤维复合材料作为铺层，进一步制备出能良好屏蔽低频电磁波的复合材料，并测量150 kHz～18 GHz 的电磁屏蔽效能，结果表明：当频率为150 kHz～30 MHz 时，材料的屏蔽效能大于35 dB，当频率为30 MHz～18 GHz时，材料的屏蔽效能大于60 dB。

铁粉呈银灰色粉末状，晶体结构为体心立方结构，也是制备磁性与吸波材料的常用原料，其中，CO与铁在高温高压下反应形成的羰基铁粉在高频和超高频下具有高磁通率，常被制成吸波材料应用于微波吸收与屏蔽领域。但是羰基铁粉的粒度较小、活性太大，常会发生团聚现象，影响其电磁性能。近年来，大量研究集中在将羰基铁粉作为吸波功能粒子与碳纤维材料结合来改善其电磁性能。周远良等［56］以环氧树脂（ER）作为基体、碳纤维（CF）作为增强纤维、铁纳米粒子（Fe NPs）作为吸波剂，研究制备了多种吸波平板。吸波平板的吸波性能随着CF 和Fe NPs 质量分数的增大而提高，对电磁损耗表现为各向异性，入射电磁波方向与CF 垂直时的性能明显优于平行时，当入射电磁波频率为4.9 GHz、CF 质量分数为5.52%、Fe NPs 质量分数为30%、板厚为4.56 mm 时，反射损耗达到最小值（-26.8 dB）。陶睿等［57］以石蜡为基体，以羰基铁粉、碳纤维以及二者复合物为吸收剂，采用同轴法制备了复合材料，测试了材料的电磁参数，并对吸收剂质量分数的影响进行了分析，然后将水性聚氨酯与各吸收剂复合制备出吸波涂层，并利用弓形法进行性能测试，研究其吸波性能以及涂层厚度的影响。结果表明，羰基铁粉的损耗角正切值较小，但同时属于电损耗和磁损耗，磁损耗存在于频率为2.0～4.0 GHz 的S 波段 和频 率为4.0～8.0 GHz 的C 波段；碳纤维属于电损耗型材料，在频率为12.0～18.0 GHz 的Ku 波段具有较大的损耗角正切值；将羰基铁粉与碳纤维复合［羰基铁粉与碳纤维的质量分数分别为60%和25%（对吸收剂与树脂总质量）］得到的复合吸波涂层材料吸波频带更宽、吸波性能更优。王振军等［58］研究了频率为2～18 GHz的单一碳纤维水泥基复合材料和羰基铁粉/碳纤维水泥基复合材料的吸波性能，并对其组成成分和微观结构进行了分析。结果表明：单一碳纤维水泥基复合材料在2～8 GHz 的低频段区，反射率随着碳纤维质量分数的提高逐渐变大，在8～18 GHz 的高频段区，吸波性能随着碳纤维质量分数的提高而波动较大；与单一碳纤维水泥基复合材料（碳纤维质量分数为0.6%）相比，羰基铁粉/碳纤维水泥基复合材料在频率为2～4 GHz 时的吸波性能差异不大，在4～12 GHz 时反射率变小，在12～18 GHz 时反射率最小可达-11.9 dB，吸波频带最宽可达7.3 GHz；羰基铁粉有效地拓宽了材料的高频段吸波频宽，但随着羰基铁粉质量分数的增加，吸波能力变化不大。

4.3 多元磁性功能粒子碳纤维复合材料的研究现状

将多种磁性功能粒子与碳纤维材料复合制备碳纤维复合材料可以有效地改善材料的电磁吸收和屏蔽性能。孟辉等［59］采用化学镀法在碳纤维表面沉积附着一层镍粉，再与羰基铁粉复合制备羰基铁粉、镍粉和碳纤维复合吸波涂层材料，然后测试其吸波性能。结果表明：在频率为2～18 GHz时，羰基铁粉/碳纤维吸波涂层在5.92 GHz 处达到反射率最小值-8.89 dB，其中反射率值低于-5.00 dB 的吸波频带宽达9.50 GHz；相同厚度的单层羰基铁粉在频率为7.94 GHz 处达到反射率最小值-10.36 dB，反射率值低于-5.00 dB的吸波频带宽达6.90 GHz；羰基铁粉与碳纤维复合后，反射率值低于-5.00 dB 的吸波频带宽增大，有利于吸收电磁波。李善霖等［60］研究并制备了一种同时具备电性能和磁性能且电磁性能可调控的新型复合导电材料。此种材料采用乙烯基酯树脂（VER）作为基体，短切玻璃纤维（GF）作为填料，导电性和磁性良好的短切镀镍碳纤维（Ni-CF）与导电性良好的短切碳纤维（CF）作为功能体。对其体积电阻率等参数进行测试，并重点探究Ni-CF 质量分数对磁导率、体积电阻率以及电磁屏蔽性能的影响。结果表明：（Ni-CF）-CF-GF/VER 复合导电材料体积电阻率的可调范围为0.35～36.48 Ω·cm，磁导率为0.2～0.7 GHz，电磁屏蔽性能优异，屏蔽效能随着频率的增加呈现增大趋势。刘志芳［61］分别研究了石墨烯（GO）/Fe3O4/聚乙烯醇（PVA）复合材料、GO/CF/PVA 复合材料和GO/Fe3O4/CF/PVA 复合材料的电磁屏蔽性能。结果表明：纳米Fe3O4可以增强复合材料的电磁屏蔽性能，但单一纳米Fe3O4的增强效果并不明显，屏蔽效能约为4 dB，GO/Fe3O4/CF/PVA 复合材料与GO/CF/PVA 复合材料的电磁屏蔽性能明显增大，屏蔽效能分别为20、14 dB。左联等［62］采用正交实验法制备出铁氧体、石墨和碳纤维水泥基复合材料，并研究了复合材料的电磁屏蔽性能。结果表明：在频率为30～1 500 MHz 时，影响电磁屏蔽性能的因素由主到次为碳纤维、铁氧体、石墨，碳纤维、铁氧体和石墨的最佳质量分数分别为1.9%、34.4%和25.0%，平均屏蔽效能可达33.51 dB。在频率为200～1 500 MHz 时，铁氧体、碳纤维复合材料的平均电磁屏蔽效能约为37 dB，而石墨、碳纤维复合材料的平均电磁屏蔽效能约为31 dB，铁氧体、碳纤维复合材料的屏蔽效能比石墨、碳纤维复合材料高。郭巍［63］采用化学镀法在碳纤维表面沉积附着一层钴（Co）或FeCo 合金镀层，制备出钴/碳纤维（Co/CF）、铁钴/碳纤维（FeCo/CF）介电铁磁复合材料。引入FeCo 铁磁镀层不仅使碳纤维具备了较大的介电常数，而且使制备的铁钴/碳纤维（FeCo/CF）介电铁磁复合材料拥有优异的静态磁性能和动态电磁性能，但引入铁磁性金属却使碳纤维本身的介电性能减弱，引入铁磁性金属使铁钴/碳纤维（FeCo/CF）介电铁磁复合材料低于-10 dB的吸波频带宽大于碳纤维本身。

尽管各类磁性材料与碳纤维复合会使电磁性能增强，但同时也会使碳纤维暴露出质地硬、密度高、工艺复杂等缺陷。叶伟［64］等尝试采用碳纤维与Fe3O4、Fe-Co、Fe-Ni、Fe-Co-Ni 等磁损耗性颗粒复合，经聚丙烯腈（PAN）基预氧丝毡浸渍金属盐溶液及高温处理后制备出电磁损耗和柔软质轻兼具的新型磁性颗粒/碳纤维柔软复合吸波材料，复合材料表现出良好的吸波性能，原因在于：（1）电损耗与磁损耗间形成协同作用；（2）沿纤维轴向均匀分布着磁性粒子。

5 碳纤维材料在电磁吸收与屏蔽领域中的应用前景

碳纤维可以用比铝轻、比钢强来客观描述，目前在诸多领域应用广泛。在航空航天与陆基武器应用方面，由于碳纤维具有结构强、质量轻的特点，目前已经应用于多种型号战斗机与运载飞机中，例如日本东丽公司在波音客机的制造过程中使用了碳纤维复合材料；在建筑建造应用领域，由于碳纤维具有结构强而稳定的特点，因此常与水泥等材料复合制备复合材料来防止墙体开裂；在日常民用领域，由于碳纤维具有弹性好、结构强、质量轻及环境适应性强的特点，可用于制造体育用球拍、汽车壳体或底盘、乐器弹片等。

而碳纤维作为性能优异的电磁吸波和屏蔽材料拥有承载和隐身的双重功能。未来碳纤维的应用前景：（1）复合化。未来趋向于碳纤维与电磁吸收与屏蔽性能优异或力学、热学性能良好的磁性功能粒子多元复合，制备具有良好综合性能的复合材料，不仅能降低制造成本、减轻质量，而且可以综合碳纤维与其他材料的优点，充分发挥各自的优势。（2）宽频化。今后将在进一步加强电磁理论探索的基础上，趋向于尽可能拓宽碳纤维吸收和屏蔽电磁波的频宽，毕竟仅能对抗较小频宽的材料不能满足现代社会波频各异的要求。（3）功能一体化。未来要求极佳的吸波和屏蔽材料不仅具有优异的防磁性能，同时还兼具良好的力学性能、热学性能等，因此未来碳纤维应朝着功能一体化的方向发展。（4）智能化。碳纤维的应用前景还包括可以对环境作出及时响应，并依据周围环境的变化来调节自身的内部结构及电磁特性。