一、问题的由来：层数越多，吸收越好吗电磁波吸收材料的核心矛盾，是阻抗匹配与电磁衰减之间的协调。入射波首先要能进入材料内部而不是在表面被反射，进入之后还要通过介电损耗、磁损耗把能量转化掉。传统做法是构筑梯度或多层结构：让电磁参数平缓过渡以改善阻抗匹配，再用更多层级延长传播与衰减路径。 但这个思路有一个长期被忽略的副作用——每增加一层，就多出一个界面，界面会引入额外的局域反射，并使不同反射分量经历不同的传播距离与相位积累。青岛科技大学贺爱华、聂华荣教授团队的工作正是针对这一点：他们把关注点从「阻抗—衰减」参数，推进到界面拓扑与完整结构的表面反射相位。 二、实验体系与关键结果研究以超轻碳纳米管/镍纳米线（CNT/NiNW）气凝胶为模型体系，通过控制各层的 CNT/NiNW 含量，构筑了低—高（L–H）双层与低—中—高（L–M–H）三层两类梯度结构。相关成果以《Reflection-Phase Coordination in Low-Interface, High-Gradient Electromagnetic Absorbers》为题发表于《Advanced Functional Materials》（2026, e78506），姜云朋与江书畅为共同第一作者，贺爱华教授、聂华荣教授为共同通讯作者，青岛科技大学高分子科学与工程学院为论文第一完成单位。 结果与直觉相反：L–H 双层结构在 4.7 mm 匹配厚度下获得 −58.3 dB 的最低反射损耗，并在最佳匹配厚度下使有效吸收带宽（RL < −10 dB）覆盖整个 X 波段；而 L–M–H 三层结构虽然电磁衰减能力更强、在最佳吸收条件下阻抗匹配参数也更有利，却没有得到更深的反射损耗。 研究团队进一步对局域界面反射系数与完整结构表面反射相位做联合分析，发现 L–H 结构把较大的电磁对比集中在单一关键界面上，在最低反射损耗附近具有约 0.17 的局域界面反射系数，表面反射相位约 −177°，接近反相条件；而三层结构把原本集中的电磁对比分配到两个内部界面，不同反射分量经历不同传播距离与相位积累，反而改变了完整结构的表面反射状态。纯 CNT 对照体系同样呈现双层优于三层的趋势，说明这一现象源于层间结构而非镍纳米线的引入。 三、「低界面—高梯度」的设计含义这项工作的结论可以概括为一句话：高性能多层吸波材料不是简单地追求更多界面或更连续的参数梯度，而是在保证阻抗匹配与有效衰减的前提下，协同考虑界面数量、局域界面反射强度与整体表面反射相位。少一个界面，可能换来更干净的相位条件。 工程上这意味着设计变量从「层数与配比」扩展到「界面位置与电磁对比度分布」。对于以涂覆或模压方式成型的多层吸波件，界面往往由工艺决定而非设计决定，这条结论提示：工艺带来的界面数量，本身就是性能变量。 四、对发泡多孔吸波基体的启示气凝胶与泡沫同属多孔材料，但尺度不同：气凝胶是纳米级网络孔（孔径通常在数十纳米量级），泡沫是微米级泡孔（孔径常在十至数百微米）。这一差别决定了二者在吸波设计中的角色不同——气凝胶提供极高的比表面积与可调的固相体积分数，泡沫则提供可压缩、可模塑、成本更低的低介电常数基体。 泡沫基体的价值在于：空气的介电常数接近 1，把导电填料（碳纳米管、石墨烯、炭黑）分散在泡沫骨架上，可以大幅降低整体有效介电常数，改善阻抗匹配；同时泡孔壁构成的多次内部反射可延长电磁波路径。本次研究提供三点可直接迁移的判断： 其一，界面数量要克制。多层复合泡沫（如不同密度层共注或分层模压）并非层数越多越好，把电磁对比集中在少数关键界面上，比均匀铺开更有效。 其二，相位是可设计量。同一填料体系在不同层厚组合下，表面反射相位差异可达上百度，这为通过模压厚度与密度梯度调相位提供了空间。 其三，衰减与吸收不是一回事。三层结构衰减更强却吸收更弱，说明「损耗强」不能替代「进入得多、反射得少」。评价泡沫吸波件时若只看衰减常数，容易得出错误结论。 需要指出的是，气凝胶的纳米网络与泡沫的微米泡孔在电磁响应上并不等价，上文的迁移是设计思路层面的类比，具体参数仍需按泡沫体系重新建模与实测。该研究得到国家自然科学基金（51973101、51773105）、山东省自然科学基金（ZR2020KE014）、泰山学者计划与淄博英才计划支持。 本文研究信息引自青岛科技大学新闻网，机理讨论与行业延伸为本站整理。 免责声明：部分资料来源于网络，转载的目的在于传递更多信息及分享，并不意味着赞同其观点或证实其真实性，也不构成其他建议。仅提供交流平台，不为其版权负责。如涉及侵权，请联系我们及时修改或删除。邮箱：polyreduct@126.com |
