随着现代电子器件频率范围的扩大,单频带吸波材料已不再足以满足现实应用的需求。其中,传统的生物质碳基吸波材料原料丰富、电导率高、制备工艺简单,是目前吸波材料的研究热点之一,然而其单一的微波吸收机制和较差的阻抗匹配度限制了其进一步发展材料的宽频微波吸收性能。
对此,我院王丽熙教授团队综合磁电耦合和宏观结构设计等策略,以碳化蚕丝纤维和片状层状羰基铁粉为原料,以聚乙烯醇为粘结剂,利用冷冻干燥工艺构建了一种具有多孔结构的轻质复合泡沫材料,同时在此基础上,对碳化蚕丝纤维/片状羰基铁粉泡沫材料进行了宏观周期结构设计。通过微尺度和宏观尺度相结合的多尺度调控,制备得到的三维超材料微波吸收体在2.7~18 GHz下实现了超过90 %的入射电磁波吸收,同时其有效吸收带宽能够在入射角偏转45°范围内内保持稳定。
论文的第一作者为王丽熙教授团队的朱尚清硕士,论文题目为“Ultra-Broadband Cf/Fe Microwave Attenuation Composite Foam Facilitated by 1D/2D Coupling and Metamaterial Designing”,发表于期刊《Chemical Engineering Journal》(论文DOI链接:https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164056)上,论文的通讯作者为南京工业大学材料与科学工程学院的王丽熙教授与张其土教授。

图1(a)弓形法反射率测试的测试现场照片。(b)超材料吸波体仿真数据与实验测试数据的对比图。(c)超材料吸波体的入射电磁波变角度微波吸收性能。(d)本研究与文献中其他结构设计微波吸收材料的性能对比。(e)材料微观与宏观相结合的微波吸收机理示意图。