近年来，随着智能电子与电磁防护技术的快速发展，电磁波吸收材料正从“高性能”向“可调控、可响应”方向演进。然而，传统吸波材料在制备完成后电磁参数基本固定，难以适应复杂多变的电磁环境。

  针对这一瓶颈，东南大学周钰明/何曼团队提出了一种基于生物质纤维素液晶的磁响应吸波体系。通过构建“固壳/液核”异质结构，实现了材料在磁场作用下的结构重构与吸波性能的可编程调控。在保持优异吸波性能的同时，该体系可实现吸收频段与强度的动态、可逆调节，为智能电磁防护材料的发展提供了新思路。

  相关工作以Intelligent Magnetically Reconfigurable Biomass Liquid Crystal Films with a Solid-Shell/Fluid-Core Anisotropic Architecture for Programmable Microwave Absorption为题发表在《Advanced Functional Materials》上。

  高性能电磁波吸收材料是保障电子设备稳定运行和实现电磁隐身的重要基础。然而，目前主流吸波材料多为“静态体系”，在制备完成后难以实现实时调节。为突破这一限制，研究者逐渐将关注点转向刺激响应型吸波材料。在众多外场调控方式中，磁场调控因具备非接触、响应快速、可逆性强等优势而备受关注。但现有磁响应体系仍面临结构难以重构、填料取向随机以及界面耦合不足等问题，从而限制了调控效率。

  在此背景下，东南大学周钰明/何曼团队以可再生生物质材料羟丙基纤维素（HPC）为基体，在高浓度条件下构建具有本征各向异性的胆甾相液晶结构，并引入Ni@CNT链状纳米填料，形成具有磁响应能力的一维各向异性单元。进一步地，通过紫外诱导聚合，在材料表层构筑致密固化层，而内部保持液晶流动态，最终形成“固壳/液核”结构的复合薄膜。这一结构设计兼顾了稳定性与可重构性：外层固壳提供力学支撑与封装稳定性，内部液晶核心则赋予纳米链在外场作用下的旋转与重排能力，使材料在宏观稳定的同时具备微观结构可调性。

图1 固壳/液核结构液晶复合薄膜的构筑示意图

  在外加磁场作用下，Ni@CNT纳米链沿磁场方向取向排列，并通过界面氢键作用诱导周围纤维素分子协同重排，从而在材料内部构建跨尺度的各向异性结构网络。在这一过程中，导电路径、界面极化区域以及磁耦合结构同步重构，实现从纳米尺度到宏观结构的协同调控。

图2 磁场作用下纳米链取向与液晶基体协同重排机制

  基于上述结构重构机制，材料表现出显著的取向依赖吸波特性。当纳米链沿膜面水平方向排列时，可形成连续导电网络和高效磁耦合通道，显著延长电磁波在材料内部的传播路径，并增强界面极化与多重散射效应，从而实现最优吸波性能。相比之下，当纳米链呈垂直或随机取向时，导电网络连续性降低、磁响应效率减弱，吸波性能随之下降。更重要的是，该过程具有良好的可逆性。在反复施加与移除磁场的过程中，材料能够在不同取向状态之间稳定切换，实现吸波性能的动态调控。

图3 不同取向结构下材料的电磁参数与吸波性能对比

  从机理上看，该体系的优异吸波性能来源于多种耗散机制的协同作用：Ni/CNT与HPC之间构建大量异质界面，产生强界面极化；CNT网络促进载流子迁移，增强导电损耗；Ni纳米颗粒提供自然共振与交换共振，贡献磁损耗；同时，链状结构引发的多重反射与散射进一步延长电磁波传播路径。在磁场调控下，这些机制被协同强化，从而实现高效且可调的电磁能量耗散。

图4 三维RCS模拟结果和吸波机理示意图

  本研究通过将生物质液晶体系的流动性与磁性纳米链的响应性相结合，构建了一种具有“固壳/液核”结构的智能吸波材料，实现了电磁性能从静态固定向动态可编程的转变。该策略不仅突破了传统吸波材料难以调控的瓶颈，也为新一代智能电磁防护材料的设计提供了重要思路。随着智能电子与电磁隐身技术的发展，此类可重构、可响应材料有望在复杂电磁环境中发挥更加重要的作用。

  链接地址：https://doi.org/10.1002/adfm.74411

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