综述：低频（亚8 GHz）微波吸收材料的进展与机理认识：连接传统结构与新兴前沿的关键综述

这篇综述系统梳理了1-8 GHz低频电磁波（EMW）吸收材料的研究进展，从传统磁性材料（如铁氧体、金属粉末）到新型多功能复合材料（如碳基杂化材料、MXenes），深入探讨了电磁参数（ε', ε'', μ）优化、阻抗匹配及衰减机制（如界面极化），为解决低频频段吸收厚度大、带宽窄等挑战提供了材料设计与工程化路径。

　　

电磁吸收理论

当电磁波（EMW）与材料相互作用时，其能量转化主要通过表面反射、内部吸收和透射实现。理想吸收材料需同时满足阻抗匹配（减少反射）和强衰减能力（转化EMW为热能）。关键电磁参数包括复介电常数（ε* = ε' - jε''）和复磁导率（μ* = μ' - jμ''），其中ε'和μ'表征储能能力，ε''和μ''反映损耗效能。低频吸收的核心矛盾在于：根据四分之一波长理论（d = λ/4），2 GHz电磁波（λ≈15 cm）需3.75 cm厚度才能实现共振吸收，这与现代工程对轻薄材料的需求直接冲突。

低频吸收材料研究进展

传统磁性材料（如BaFe₁₂O₁₉、羰基铁）依赖磁滞损耗和涡流效应，但面临密度高、频带窄和环境稳定性差的局限。新型碳基杂化材料（碳纳米管CNT、石墨烯）通过构建导电网络和界面极化增强介电损耗，而MXenes凭借表面官能团可调性实现阻抗匹配优化。磁性-介电异质结构（如Fe₃O₄@石墨烯）通过协同效应同时调控ε和μ，突破单一损耗机制限制。超材料设计则通过人工周期结构操控电磁场分布，在亚波长厚度下实现低频吸收。

挑战与展望

当前低频吸收材料仍面临实验室成果向工程应用转化的瓶颈，包括成本控制、环境耐久性和规模化制备等问题。机器学习辅助材料设计可加速组分-结构-性能优化，而卷对卷（roll-to-roll）涂布技术有望推动薄膜吸收体的产业化。未来研究需聚焦多尺度结构调控（如核壳、多孔梯度）与动态响应材料（如温敏/电调谐吸收体），以应对5G/6G通信和智能隐身等新兴需求。

结论

低频电磁波吸收材料的开发需兼顾基础机理创新与应用场景适配。通过跨学科融合（材料科学、电磁学、人工智能）和全链条研发（理论-设计-制备-评测），有望实现“薄、宽、强、稳”吸收性能的突破，为电磁防护与健康安全提供关键技术支撑。