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中北大学王智/尹丽仙、西安交大田小永 Compos. Part B:3D打印超材料新成果-仿生超材料结构设计、制备及机理研究
2025-06-06  来源:高分子科技

  随着科技的飞速发展,人们对电磁波的使用已经达到了前所未有的高度和广度,带来技术革新和生活便利的同时,也带来了危害和危险。电磁污染威胁健康;国防领域,在雷达探测重压之下战场武器装备的生存能力面临重大挑战,如何高效吸收电磁波成为摆在科技人员面前的难题。而在自然界,经过上亿年的自然选择,动植物中早已涌现除了许许多多的电磁波收集专家,它们独特结构带来的超凡能力,为人工设计新型吸波材料提供了宝贵的蓝




  近日中北大学王智教授、尹丽仙讲师团队联合西安交通大学田小永教授团队,受螺旋藻特殊微结构启发,提出了一种三维螺旋形态的介电超材料结构此结构具有区别于以往电磁吸波超材料的独特电磁响应机制。该研究取得了以下方面的突破。


  1)超宽带吸收:在2-40GHz频段内,实现了 33.7 GHz (3.55.1 GHz7.940 GHz, RL<-10 dB)


  2)多损耗机制协同:材料损耗(极化损耗、导电损耗)与结构损耗(感应电流、电谐振、磁谐振、驻波效应)协同,实现了电磁波高效吸收;


  3)利用材料共混改性与3D打印一体化成形工艺,突破了螺旋形微波吸收结构加工局限性,为高性能隐身材料结构制造提供了有效策略。



1 仿生设计理念示意图



2 螺旋超材料的几何结构



3 螺旋超材料结构参数与吸波性能



4 多机制协同吸波原理


  相关研究成果以题为“A Bioinspired Helical Metamaterial for Broadband Electromagnetic Wave Absorption”发表在知名期刊Composite Part B-Engineering上。尹丽仙为论文第一作者,王智与尹丽仙为共同通讯作者。


  以上成果受到山西省基础研究计划项目(项目编号:202103021223206)和中国航空科学基金(项目编号:202400110U0001)的支持。


  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.112685

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(责任编辑:xu)
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