手性结构调控铁磁纤维增强超复合材料的电磁屏蔽性能

为解决高频通信中电磁干扰问题，研究人员通过仿生手性结构设计开发了纤维增强超复合材料。该材料在2 mm厚度、0.346 wt.%填料含量下实现39 dB屏蔽效能，有效带宽4.2 GHz（≥30 dB），其独特的双螺旋结构通过介电损耗(dielectric loss)与磁滞损耗(hysteresis loss)协同机制，为6G通信和雷达基站提供了轻量化解决方案。

　　

这项研究揭示了手性结构(chiral structure)对铁磁纤维(ferromagnetic fiber)增强超复合材料(metacomposites)电磁屏蔽性能的调控机制。受传统双螺旋图腾启发，研究人员采用功能纤维-石英毡分层结构，构建出具有电磁波多重衰减路径的手性材料。当厚度仅为2毫米、填料含量低至0.346 wt.%时，材料在X波段(8.2-12.4 GHz)展现出39 dB的卓越屏蔽效能(SE)，有效带宽达4.2 GHz。

其奥秘在于手性结构延长了电磁波传播路径，同时导电网络(conductive network)与磁性组分产生协同效应：导电通路增强介电损耗(dielectric loss)，而局部磁场重构诱导磁畴碎片化(magnetic domain fragmentation)，通过抑制畴壁运动显著提升磁滞损耗(hysteresis loss)。这种"纺织工艺+手性设计"的策略，为6G通信系统和雷达基站提供了兼具轻量化与宽频带特性的新型电磁防护材料。