在復雜電磁環(huán)境與高熱流密度場景下，電子設備常面臨電磁干擾與熱輻射管理的雙重挑戰(zhàn)。開發(fā)具有電磁吸收與熱調(diào)控協(xié)同功能的多頻譜兼容材料，是當前先進功能材料領域的重要研究方向。中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所磁性材料應用技術(shù)研究中心長期致力于電磁功能材料的研發(fā)，通過構(gòu)建具有特定空間構(gòu)型的微納有序結(jié)構(gòu)，成功誘導出幾何限域電磁效應，在提升材料電磁波吸收性能的同時實現(xiàn)優(yōu)異隔熱特性，相關(guān)成果陸續(xù)發(fā)表于Chemical Engineering Journal期刊[2023, 457, 141325; 2024, 484, 149422]。
 

　　定向結(jié)構(gòu)在提升材料宏觀性能方向展示出巨大潛力，然而，當前研究對于其內(nèi)部載流子遷移與極化弛豫作用機制仍缺乏系統(tǒng)認知，尤其是在多物理場耦合條件下能量耗散與轉(zhuǎn)換的定量關(guān)系仍未突破，這制約著智能自適應材料的性能優(yōu)化與應用拓展。為解決這一問題，中心研究人員采用多場調(diào)控策略制備出一系列具有不同取向結(jié)構(gòu)的鐵纖維/殼聚糖衍生碳氣凝膠。通過建立雙偶極子模型，深入揭示了電場方向?qū)τ行蚪Y(jié)構(gòu)氣凝膠極化弛豫的影響機制。研究結(jié)果顯示，有序排列的鐵纖維沿定向碳壁呈頭尾結(jié)構(gòu)，顯著增強了材料電荷遷移和介電極化行為。這一結(jié)構(gòu)優(yōu)化使得材料實現(xiàn)了8.3 GHz的有效吸收帶寬，以及最小反射損耗達-54.7 dB的優(yōu)異性能。更為重要的是，該結(jié)構(gòu)在垂直方向形成隔熱屏障，平行方向構(gòu)建高效熱傳導通道，展現(xiàn)出獨特的熱輻射調(diào)控特性。
 

　　該研究提出的定向結(jié)構(gòu)構(gòu)筑策略，為多功能復合材料設計提供了新思路，在電磁防護與熱管理技術(shù)領域具有重要應用價值。相關(guān)研究成果以 “Orientation Architecture Engineering for Enhanced Electromagnetic Wave Absorption and Active–Passive Infrared Camouflage Performances”為題發(fā)表在國際知名期刊Advanced Functional Materials(doi:10.1002/adfm.202508442)。寧波材料所助理研究員高玉為論文第一作者，滿其奎研究員為通訊作者。本研究得到了國家重點研發(fā)計劃(2021YFB3501303)和寧波市自然科學基金青年博士創(chuàng)新研究項目(2024J430)的支持。
 

圖1 取向結(jié)構(gòu)氣凝膠制備與雙偶極子模型構(gòu)建