近日，材料学院周玉院士团队黄小萧教授课题组在柔性电磁波吸收材料的研究中取得了重要进展。研究成果以《界面工程下双层周期性碳纤维织物实现超轻宽带电磁波吸收》(Ultralight Broadband Electromagnetic Wave Absorption Enabled by Interface-Engineered Two-layered Periodic Carbon Fiber Fabrics)为题发表在《Advanced Functional Materials》上。该成果为开发多场景应用的柔性电磁波吸收材料提供了一条新途径。 

针对雷达传感、可调谐集成电子和可穿戴设备的快速发展，宽带电磁辐射已成为日益严重的问题，对信息安全和人类健康构成潜在风险，特别是在航空航天、精密仪器和导航系统中。在恶劣或极端的使用条件下，传统的电磁波吸收器（EMA）往往不能满足严格的功能要求。下一代EMA应同时具有轻量化结构、高机械强度、结构可设计性、灵活性以及高效的低频和宽带响应。 

         在此，我们提出了一种用界面可调超支化聚酰胺-氧化石墨烯（HP-GO）中间层修饰的双层周期性碳纤维织物（TCFF）。通过调节HP的分支度和采用电镀辅助氧化石墨烯沉积，HP-GO层的厚度被精确地调整在10-90 nm范围内，从而扩展了碳纤维的复合介电常数和电导率的调制。结合遗传算法辅助全局优化，设计了宏观-微观结构配置，在4-18 GHz范围内实现有效吸收（反射损耗< -10 dB）。TCFF具有超轻（0.17 g cm^-³）、高强度（233.96 MPa）、柔性、宽带和低频电磁响应（14.79 GHz）以及红外伪装能力。优异的EM衰减性能主要归因于CF-HP-GO异质界面微容网络的协同效应和双层碳纤维织物周期性宏观结构的共振效应。为下一代柔性、超轻量化、宽带电磁功能材料的合理设计策略奠定了基础。TCCF的宽带吸收能力主要来自其周期性结构与HP-GO界面涂层的结合，它们共同优化了阻抗匹配并增强了多重极化弛豫过程。这些协同效应，加上TCFF框架固有的强大衰减能力，导致EMW在多个频率区域的高效和宽带耗散。与先前报道的吸波材料相比，本研究开发的TCFF具有0.17 g cm^-³的极低密度和14.79 GHz的异常有效吸收带宽，总厚度仅为6 mm。这些特点满足了下一代电磁吸收材料的综合结构和功能要求，结合了薄厚度、超轻的重量、宽带吸收、高机械强度、灵活性和主动红外伪装能力。 

         哈工大为该论文的唯一通讯单位，材料学院博士生高博识为第一作者，黄小萧教授、刘冬冬博士、张凯丽博士和闫岳峰博士为通讯作者。 

         该研究获国家自然科学基金等项目资助。

         论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202532108

图1遗传算法优化流程示意图

图2 基于遗传算法的逆向优化结果。(a) CF-0、CF-1、CF-2 和 CF-3 的等效复介电常数。(b) 遗传算法计算过程示意图。(c) CF 和 CF-2 的 TCFF 之间的反射损耗 (RL) 与适应度比较，以及 TCFF 的光学照片。(d) TM 极化模式下的 RL 分布，(e) TE 模式。