近期，中国科学院合肥物质院固体所纳米材料与器件技术研究部季书林团队在平米级高效电磁调控膜研究方面取得新进展。团队创造性提出跨维度逾渗（Cross-Dimensional Percolation, CDP）设计，解决材料电磁削减能力受厚度制约的难题；结合超结构的精准打印克服材料本征特性的束缚，打破了单一材料体系电磁削减能力弱、波长响应范围受限的瓶颈。同时，面向工程化应用需求，团队将多种电磁削减技术集成应用于单一的多维材料体系，实现了电磁削减100 dB以上的平米级柔性电磁调控膜的规模化制造。相关成果发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》和《Langmuir》上，并申请了发明专利。
随着智能化时代通讯技术和电子产品的广泛应用，各种电磁波充斥人类生活空间，带来健康防护、信息安全保护、精密仪器抗干扰等难题。传统电磁调控（如吸波、屏蔽）的电磁波削减能力严重依赖材料的厚度，不利于超薄、柔性的使用情境（如可折叠/水洗的健康防护服、机要设备的共形包覆等）；此外，单一材料受本征特性的限制，通常只对特定频段电磁波有响应，难以实现宽频覆盖。因此，研发超薄、柔性、宽频响应的电磁调控膜并实现精准的规模化制造，成为科技界和工业界面临的的巨大挑战。
团队将逾渗理论引入材料设计中，创造性地以多维纳米材料构建三维逾渗骨架，一方面大幅减少材料的用量和厚度，另一方面该骨架作为跨维度逾渗的整体，为电子和声子提供快速传输通道，提升电磁削减能力；同时，依托骨架打印导电超结构，实现电磁波的宽频覆盖。更重要的是，该设计理念不局限于特定材料，导电的二维石墨烯/MXene/MoS2、一维碳管/金属纳米线/导电纤维、零维量子点/高熵合金/磁性颗粒等均可按需构筑跨维度逾渗骨架，发挥各自的电磁削减能力。
在可控制造方面，团队将规模化的正压过滤技术、精准喷墨打印技术与便捷转移技术有机结合，实现平米级高效电磁调控膜的批量制造。针对正压过滤自支撑膜的脆性问题，团队综合运用拉曼、红外、光电子能谱等多光谱表征与微结构联动分析，确认了脆性来源于液相分散的有机助剂；基于团队前期的表面基团调控技术（Nanoscale, 2025, 17, 11520-11529），实现了基团置换，获得了抗反复折叠的柔性电磁调控膜。针对超结构打印中精准性与导电性相互制约的瓶颈，开发了适合纵深喷墨打印的专利配方导电墨水（CN202511236456.2），利用打印前材料的亲水性保障打印精度，并通过墨水中添加的水溶还原剂提升打印结构的导电性。
图1. 平米级电磁调控膜的制造及其电磁调控机理。
图2. 薄膜跨维度逾渗-超结构的构建及其电磁调控效能与机制分析。
图3. 电磁调控膜的柔性化。
上述研究工作得到国家自然科学基金、安徽省科技创新平台重大科技项目、中国科学院合肥物质院院长基金建制化创新基金项目的资助。
（*成果详情请点击“阅读原文”）
