随着医疗电磁设备广泛应用，医护人员面临从低频到超高频的广谱电磁辐射暴露风险，传统电磁屏蔽材料存在带宽窄、导电与磁导率难以兼顾、穿戴舒适性差等瓶颈。近日，西北工业大学陈强教授团队联合意大利帕多瓦大学、美国宾夕法尼亚州立大学团队发表突破性成果，研发出FeNiMo@PDA@Ag 核壳结构复合可穿戴织物，通过分区频率设计+双重热处理策略，突破导电-磁导率权衡限制，实现 100 kHz–3 GHz 超宽频高效电磁屏蔽（100 kHz 处屏蔽效能达 99.9 dB），并首次通过体外细胞实验证实该织物可抵御电磁辐射导致的神经元损伤，兼具柔性、耐洗、抗菌、透气等临床适配特性，为医疗场景下医护人员电磁防护提供全新解决方案。

  2026年3月23日，相关工作以Wearable fabrics against ultra-broadband electromagnetic interference为题发表在国际顶级材料期刊Matter上。

图1. 设计思路及微观结构。 （A）FNMPA-X/fabric复合材料的制备过程及均匀化/再结晶退火策略示意图。（B）FNMPA截面照片及EDX元素分布。（C-E）局部放大TEM图像及SAED图谱。

  医疗电磁环境覆盖低频（kHz）到超高频（GHz）全频段，传统屏蔽材料因导电与磁导率相互制约，难以同时实现宽频高效防护，且厚重僵硬无法满足穿戴需求。针对这一核心痛点，研究团队提出频率分区电磁防护全新设计理念，构建FeNiMo@PDA@Ag（FNMPA）核壳复合体系：以高磁导率 FeNiMo 超坡莫合金为磁核，负责低频电磁吸收与磁分流；以高导电银为外壳，承担高频电磁波反射；中间聚多巴胺（PDA）层作为界面桥接，提升结构稳定性与界面极化能力。

  为进一步破解导电 - 磁导率相互制约的行业难题，团队独创均质化 + 再结晶双重热处理工艺：低温均质化退火使银纳米颗粒烧结形成连续导电网络，消除界面电荷积累，大幅降低电子迁移阻力；高温再结晶退火优化 FeNiMo 磁核微观结构，释放残余应力、细化磁畴，显著提升磁导率。这种 “电、磁通路独立优化” 的设计，让材料在保持高导电的同时实现优异磁性能，从原理上突破传统复合材料的性能天花板。制备过程中，团队将优化后的 FNMPA-400 复合颗粒与水性聚氨酯共混，通过简单辊涂工艺负载于涤纶、棉、氨纶等常规织物表面，无需复杂设备即可实现大面积规模化制备，为临床转化奠定基础。

图2. 电磁屏蔽及电性能。 FNM，FNMPA和FNMPA-400的（A）屏蔽效能，（B）功率系数及（C）单颗粒C-V曲线。（D）FNM、FNMPA、FNMPA-400的交流电导率。（E）FNMPA及FNMPA-400的CAFM图像，插图为银纳米颗粒退火前后的电荷分布示意图。（F）FNM/C、C/Silver截面处的静电荷及差分电荷密度。（G）Ag、C和FNM的UPS曲线。（H）FNMPA-400与其他工作的电磁屏蔽性能对比。

  经系统测试，该 FNMPA-400 复合织物展现出颠覆性超宽频电磁屏蔽性能：在100 kHz 至 3 GHz全频段内，屏蔽效能均超过 50 dB（电磁衰减 99.999%），在关键低频 100 kHz 处更是达到99.9 dB的超高屏蔽效能，创下当前柔性可穿戴屏蔽材料低频防护新纪录，远超现有医疗防护标准要求。

  其防护机理呈现全频段协同作用：高频段依托银壳高导电性产生强烈阻抗失配，通过表面反射高效衰减电磁波；低频段借助 FeNiMo 磁核的高磁导率，通过涡流损耗、磁畴壁共振、长程磁耦合等多重磁损耗机制吸收电磁波；同时，PDA 碳化形成的异质界面产生双层内建电场，强化界面极化损耗，实现 “反射+吸收” 双效屏蔽。

  此外，该织物具备优异的实用稳定性：经 1 小时超声洗涤、500 次弯折、酸碱盐腐蚀、紫外老化等严苛测试，屏蔽效能与导电性能无明显衰减；同时保持与普通织物相当的透气性，兼具隔热、抗菌（对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌抑菌率达 99.9%）特性，完全适配医院高温消毒、反复穿戴、无菌环境等临床需求。

图3. FNMPA-400/Polyester织物对电磁波的生物学抑制效应。（A）神经防护试验装置示意图；（B）细胞活性；（C）HT-22细胞在5天试验后的光学照片，比例尺为200μm。

  电磁辐射对生物体的潜在危害，尤其是对神经系统的影响，是医疗防护的核心关切，但此前可穿戴电磁屏蔽材料的生物防护效果缺乏直接实验验证。本研究首次以小鼠海马神经元HT-22 细胞为模型，模拟医护人员实际电磁暴露场景（900 MHz，330–370 mW/m2），验证复合织物的神经保护功效。

  实验结果显示：持续电磁辐射会导致神经元活性显著下降、细胞形态皱缩损伤；而经FNMPA-400 复合织物屏蔽后，神经元存活率与形态与空白对照组无显著差异，完全抵御电磁辐射引发的神经损伤。这是全球范围内首次通过体外实验，直接证实可穿戴电磁屏蔽材料的神经保护功能，从生物安全性层面验证了该材料在医疗场景的核心价值。

  该结果意味着，将该复合织物制成医护服、手术衣、防护围裙等装备，可在不影响诊疗操作的前提下，为放射科、介入科、电磁治疗科室的医护人员提供全方位电磁防护，避免长期职业暴露带来的神经系统、生殖系统等健康风险。

  总结：本次西北工业大学领衔的跨学科研究，以临床实际需求为导向，通过材料结构创新与工艺优化，成功攻克可穿戴电磁屏蔽材料“宽频、高效、柔性、生物安全” 四大核心难题，不仅在100 kHz–3 GHz 超宽频实现创纪录的屏蔽性能，更首次证实其神经保护功效，填补了医疗电磁防护领域 “材料性能 - 生物效应” 关联验证的空白。该成果兼具学术创新性与临床实用性：学术上建立了 “频率分区-核壳结构-双重退火” 的新型材料设计范式，为电磁防护材料发展提供全新思路；应用上可直接转化为医护防护服装、医用屏蔽织物等产品，覆盖医院、实验室、电磁设备机房等多场景，同时可拓展至航空航天、物联网、智能穿戴等领域，推动广谱电磁防护技术从实验室走向产业化，为职业人群健康防护提供坚实支撑。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102697