随着5G/6G通信和多波段雷达技术的快速发展，电磁辐射污染日趋严峻，对微波吸收材料提出了更高要求。然而，传统单层吸波材料难以覆盖整个微波频段，而多层复合材料又存在层间结合作用弱、功能单一、厚度过大等固有问题，因此，开发具备宽频带且吸波性能可调的智能材料已成为当务之急。
近日，华南理工大学郭建华教授和蒋兴华研究员团队报道了一种兼具温度响应智能宽频微波吸收和高效自修复功能的双层复合材料。该工作的核心创新在于设计了一种“阴阳互补”机制：通过等离子辅助球磨法制备了羰基铁粉（CIP）/氮化硼（BN）和铁硅铝（FeSiAl）/BN/二氧化钒（VO2）复合粉体，分别作为吸波复合材料的上层和下层（图1）。该设计不仅实现了阻抗特性的梯度匹配，更关键的是将吸收不同频段的强磁损耗材料分别置于上下两层：上层中羰基铁粉主要衰减X/Ku波段（8-18 GHz）的电磁波，而下层中FeSiAl则吸收S/C波段（2-8 GHz）的电磁波。最终复合材料在2-18 GHz内展现出频带互补的微波损耗特性（图2）。在总厚度仅为3.70 mm时，实现了高达13.49 GHz（4.51-18.00 GHz）的有效吸收带宽（EAB）。
图1双层复合材料的制备过程示意图
图2 四种不同双层构型的反射损耗和上下层的功率损耗对比
此外，引入VO2还赋予材料的智能属性：当温度改变时，VO2发生相变导致介电常数急剧变化，使复合材料在Ku波段实现了“吸波开关”效果，即当工作温度由25 °C升高至90 °C时，最大吸收带宽可以从5.14 GHz调节到13.49 GHz（图3）。该工作还采用了本征型自修复聚氨酯脲弹性体作为基体，使复合材料在受损后能够高效修复。上下两层之间可以通过自修复性能无缝结合，其界面粘接强度超过15 MPa，确保了结构完整性。此外，在工作温度为90 ℃时，复合材料的拉伸强度仍超过5 MPa，具有优异的高温力学性能（图4）。
图3基于VO₂相变调控的双层复合材料吸波性能与智能可调吸波特性
图4双层复合材料上下层的力学性能、高温力学性能和自修复过程照片和自修复机理
该复合材料巧妙融合了多组分、多尺度结构与特定化学合成，实现了宽频高效吸波，并具备了可反复加工与原位修复的独特优势，在5G/6G通信、多波段雷达和健康监测柔性设备等领域具有广阔的应用前景。该研究成果以题目“Dual-layer self-healing composites with temperature-responsive intelligent broadband microwave absorption”发表在《Materials Horizons》上。论文第一作者为华南理工大学材料科学与工程学院博士研究生闫晓，通讯作者为华南理工大学郭建华教授。
该研究得到包括广东省重点领域研发计划项目（2024B0101040003）、国家自然科学基金（12274095）、广东省自然科学基金（2025A1515010389）和中山市重大科技专项（2020AG022）等资助。
原文链接：
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2025/mh/d5mh01919b/unauth
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