近日，我院王维教授团队在《Advanced Functional Materials》期刊在线发表题为“Multi-scale engineering for enhancing broadband microwave absorption, electromagnetic shielding and infrared stealth of Ag NWs/N-doped rGO aerogels”的研究论文。

随着信息时代的快速发展，手机、电脑等电子设备迭代加速，在提升生活与工作效率的同时，也带来了日益严峻的电磁污染，威胁着人体健康与设备安全。同时，雷达探测技术的不断升级，隐身与反隐身技术的博弈愈发激烈，对高性能微波吸收材料提出了“轻质、薄层、宽带、强吸收”的迫切需求。传统吸波材料普遍存在密度大、吸收频带窄、功能单一等问题。开发兼具宽频高效吸波、电磁屏蔽与红外隐身等功能的新型多功能材料，成为当前电磁吸波材料研究的重要方向。

本研究采用定向冷冻干燥-热处理工艺，制备了具有定向孔结构的银纳米线/氮掺杂还原氧化石墨烯复合气凝胶（Ag/N-rGO）。微观层面，通过调控氮掺杂量，引入丰富的结构缺陷，调节材料的电子结构与极化行为，增强缺陷极化损耗，优化阻抗匹配。介观层面，定向孔隙结构有效促进电磁波多重反射与散射，延长电磁波在材料内部的传播路径，提升吸收效率。宏观层面，团队进一步设计周期性阶梯结构，激发多频共振效应，使材料在不同频段均能有效吸收电磁波。实验结果表明，Ag/N-rGO复合气凝胶在仅4 wt.%的填充率下，实现了–56.32 dB的最小反射损耗，有效吸收带宽达7.04 GHz，完全覆盖K_u波段。周期性结构设计使吸收带宽进一步扩展至14.64 GHz，提升幅度达207.9%，展现出优异的宽带吸波性能。同时，Ag/N-rGO气凝胶具备出色的电磁屏蔽效能、良好的被动与主动隐身能力。通过多尺度结构设计，实现了材料在微观、介观与宏观层面的协同优化，

本研究成功研发了集“宽频吸波、电磁屏蔽、红外隐身”于一体的多功能复合气凝胶，这不仅为解决电磁污染、保障电子设备安全运行提供了有效策略，也为新一代多频谱隐身材料的研究提供了新路径。

该论文通讯单位为北京化工大学数理学院，学院2024级硕士研究生张婷媛为本文第一作者，王维教授为本文通讯作者，该研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202521010

图文简介：

图1 (a) Ag/N-rGO气凝胶制备示意图；(b) Ag纳米线SEM图；(c, d) Ag/N-rGO-1气凝胶截面图；(e) 气凝胶层内部结构；(f) Ag/N-rGO-1样品SEM图；(g)元素分布图；(h) Ag纳米线TEM图；(i) Ag/N-rGO-1样品TEM图像；(j) Ag/N-rGO-1样品HRTEM图。

图2样品(a) Ag/rGO，(b) Ag/N-rGO-1，(c) Ag/N-rGO-2和(d) Ag/N-rGO-3反射损耗RL值；(e) 衰减常数；(f) 厚度为2.59 mmAg/N-rGO-1样品的RL、M_Z与α值；(g) 不同材料吸波性能对比。

图3 (a) 雷达散射截面（RCS）模拟模型示意图；(b) 样品在不同角度下的RCS值；(c) RCS衰减值；(d) 周期性结构单元；(e) 周期性结构示意图及其(f) 微波吸收性能；周期性结构在(g) 4.05 GHz，(h) 10.87 GHz和(i) 15.76 GHz频率下功率损耗密度；(j) Ag/N-rGO气凝胶微波吸收机理示意图。

图4电磁屏蔽(a)SE_T，(b)SE_A，(c)SE_R；样品置于(d)90℃热源及(e)手掌表面的红外图像；(f)样品导热系数；(g)Ag/N-rGO-1施加电压前后温度变化曲线及(h)红外图像。

通讯作者简介：

王维，教授，博士生导师，北京化工大学数理学院院长，2006年上海交通大学获博士学位，2012年受国家自然基金委资助赴意大利国际理论物理中心访问，2014-2015赴美国德州大学阿灵顿分校访学。主持国家自然科学基金面上项目、青年项目，国家自然基金国际合作项目，北京市自然基金面上项目，企业委托项目等；发表SCI论文100余篇，其中ESI“高被引”论文13篇。担任《材料工程》、《航空材料学报》等多个期刊编委，荣获北京市优秀人才，北京市青年英才，北京市教育系统管理育人先锋，北京化工大学优秀教师、青年教学名师、师德先进个人等荣誉。王维教授团队主要从事低维磁性材料相关制备、性能调控及功能应用的理论和实验研究，涉及光电催化、吸附分离、电磁吸波/屏蔽等研究领域。