【仪表网 研发快讯】在复杂电磁环境与高热流密度场景下，电子设备常面临电磁干扰与热辐射管理的双重挑战。开发具有电磁吸收与热调控协同功能的多频谱兼容材料，是当前先进功能材料领域的重要研究方向。中国科学院宁波材料技术与工程研究所磁性材料应用技术研究中心长期致力于电磁功能材料的研发，通过构建具有特定空间构型的微纳有序结构，成功诱导出几何限域电磁效应，在提升材料电磁波吸收性能的同时实现优异隔热特性，相关成果陆续发表于Chemical Engineering Journal期刊[2023, 457, 141325; 2024, 484, 149422]。
定向结构在提升材料宏观性能方向展示出巨大潜力，然而，当前研究对于其内部载流子迁移与极化弛豫作用机制仍缺乏系统认知，尤其是在多物理场耦合条件下能量耗散与转换的定量关系仍未突破，这制约着智能自适应材料的性能优化与应用拓展。为解决这一问题，中心研究人员采用多场调控策略制备出一系列具有不同取向结构的铁纤维/壳聚糖衍生碳气凝胶。通过建立双偶极子模型，深入揭示了电场方向对有序结构气凝胶极化弛豫的影响机制。研究结果显示，有序排列的铁纤维沿定向碳壁呈头尾结构，显著增强了材料电荷迁移和介电极化行为。这一结构优化使得材料实现了8.3 GHz的有效吸收带宽，以及最小反射损耗达-54.7 dB的优异性能。更为重要的是，该结构在垂直方向形成隔热屏障，平行方向构建高效热传导通道，展现出独特的热辐射调控特性。
该研究提出的定向结构构筑策略，为多功能复合材料设计提供了新思路，在电磁防护与热管理技术领域具有重要应用价值。相关研究成果以 “Orientation Architecture Engineering for Enhanced Electromagnetic Wave Absorption and Active–Passive Infrared Camouflage Performances”为题发表在国际知名期刊Advanced Functional Materials(doi:10.1002/adfm.202508442)。宁波材料所助理研究员高玉为论文第一作者，满其奎研究员为通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划(2021YFB3501303)和宁波市自然科学基金青年博士创新研究项目(2024J430)的支持。
图1 取向结构气凝胶制备与双偶极子模型构建
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