具有温度响应特性的智能宽带微波吸收双层自修复复合材料

《Materials Horizons》：Dual-layer self-healing composites with temperature-responsive intelligent broadband microwave absorption

研究提出一种双层层状智能宽带微波吸收复合材料，上层采用CIP/BN处理X/Ku波段，下层FeSiAl/BN/VO?吸收S/C波段，BN涂层调控介电性能，协同实现2-18GHz超宽吸收带（EAB达13.49GHz，较单层提升48%），VO?实现动态调谐（ΔEAB8.35GHz），自愈材料无需粘合。

　　

无线技术的进步加剧了电磁干扰问题，从而推动了对具有宽带兼容性和自适应调谐能力的微波吸收（MA）材料的需求。本研究提出了一种双层智能宽带MA复合材料。上下两层在频谱范围内表现出互补的微波损耗特性，这种协同作用确保了高效的微波吸收效果，能够无缝覆盖整个2–18 GHz频段。具体而言，该复合材料的上层和下层分别采用了碳酰铁粉（CIP）/氮化硼（BN）和FeSiAl/BN/二氧化钒（VO₂）复合粉末作为吸收剂，这两种粉末均通过等离子球磨法制备。氮化硼涂层改变了复合粉末的介电性能：上层具有较低的特性阻抗，主要用于衰减X/Ku波段的微波；而下层具有较高的特性阻抗，设计用于吸收S/C波段的微波。CIP在X/Ku波段以及FeSiAl在S/C波段的强磁损耗进一步增强了各层在其目标频率范围内的微波吸收效果。最终，这种复合材料在厚度为3.70毫米时实现了高达13.49 GHz的超宽有效吸收带宽（EAB），相比单独使用磁吸收剂，其EAB提高了48%。此外，二氧化钒（VO₂）通过绝缘体到金属的转变实现了Ku波段的动态微波吸收调制，最大可调EAB范围（ΔEAB）达到8.35 GHz。动态聚氨酯脲基体使得复合材料能够通过自修复功能实现无粘合剂的层间组装。因此，这种复合材料在5G/6G通信、多波段雷达以及健康监测柔性设备等领域具有广泛应用前景。