电磁辐射“克星”来了

电磁辐射在日常生活中无处不在，除了太阳光等天然存在的电磁波，以电磁技术为基础的许多发明创造都会向空间辐射电磁能量。如何进行电磁屏蔽成为人们关注的重点。

要使材料同时拥有优秀的电磁屏蔽和高效的电磁吸收性能，实现绿色屏蔽是非常困难的，因为材料的吸收和反射之间存在相反的依赖关系。

为了解决这一难题，研发团队研发出一种新型多孔纳米纤维，能兼顾电磁吸收和电磁屏蔽性能。“这意味着材料自身的本征衰减性能很强，能够同时实现电磁吸收和电磁屏蔽的工作状态，对5G智能时代的通信及国防高技术领域的多功能器件研发有重要作用。”

在超长距离能量传输、军事隐身、电气设备抗干扰等方面，电磁功能材料发挥着重要作用。近几十年来，涌现出许多有价值的吸波材料，如碳材料、金属基材料、聚合物等。

该研发团队表示：“传统电磁屏蔽材料，主要通过金属导电材料提高屏蔽效能，电磁波无法穿透材料，进而通过反射的方式进入环境，但强烈的二次反射可能会对其他‘邻居’造成影响。”

为了消除电磁辐射对环境的影响，打造环境友好型屏蔽材料，该团队开始以碳纤维为研究对象，研发兼备高效电磁吸收和电磁屏蔽的材料，即绿色电磁屏蔽材料。由于吸收和反射之间的竞争效应，电磁屏蔽材料的反射越高，其吸收能力就越弱，要找到电磁吸收和屏蔽性能的平衡点十分困难。

当时，国内外对电磁屏蔽材料的研究并不多，电磁特性与电子器件相结合是先进电磁器件创新和突破的必然趋势。经过多年探索，该团队通过双模板方法剪裁了多孔钴酸镍纳米纤维结构，调控了极化和电荷传输特性，获得了兼备电磁吸收和电磁屏蔽性能的钴酸镍纳米纤维。这种多孔纳米结构是由空心或多腔纳米球组装而成的纤维结构，表面粗糙不平，内部具有许多孔洞。粗糙的表面提高了多重反射和散射的概率，多重孔洞则降低了材料有效密度。

多孔纳米结构具有轻质、高比表面、电子传输通道丰富等特征，在催化、超级电容器、电磁衰减等领域，特别是电磁屏蔽性能方面具有很大潜力，透彻理解其生长机理有助于调控材料性能，对促进电磁功能材料的创新具有重要意义。

让材料兼顾高效电磁吸收和屏蔽的关键在于纳米结构，该团队已经对纳米结构进行了上千次的材料实验，但都没有取得理想效果。雷达波一旦进入森林就会失效，这些自然现象突然点醒了该团队：“原来生物界就有最好的吸波屏蔽材料结构!”为此，该团队开始对自然界的屏蔽材料结构进行研究，并借助仿生学和生态学原理进行了大量尝试，研究了工艺条件对材料结构和形貌的影响，据此剪裁材料的空间维度，构筑三维导电网络。通过比对分析，最终获得了具有优秀电磁屏蔽屏蔽功能的钴酸镍纳米纤维，探明了电磁吸收和电磁屏蔽的工作状态及平衡机制。

目前，多孔纳米纤维的绿色屏蔽性能还有进一步优化的潜力，接下来还要进一步开发新的精确剪裁策略以提高材料的有效吸收，并找到平衡吸收和反射的最佳电导率，这也是未来的挑战。

具有绿色屏蔽性能的多孔材料将在电磁吸收和电磁屏蔽领域发挥重要作用，特别是在电磁辐射防护器具、无线电磁传感器件方面具有一定的市场前景。

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