2026年05月20日
本报讯(YMG全媒体记者 刘洁 通讯员 王慧)近日,哈尔滨工程大学烟台研究院张春红教授团队与中国科学院兰州化学物理研究所王晓龙研究员团队,在国际顶级期刊《先进功能材料》上联合发表题为“具有亚波长厚度的3D打印仿生超材料实现连续宽带超强电磁波吸收”的学术论文,第一作者为哈工程烟台研究院材料科学与工程专业博士生吕庆涛,烟台先进材料与绿色制造山东省实验室为共同完成单位。
随着雷达探测技术不断发展,电磁波吸收材料在民用电磁防护等领域的应用日益广泛。传统吸波超材料可以实现90%左右的吸收率,难以达到99%以上的“超强吸收”水平;同时现有结构设计与制造工艺受限,难以同时满足宽带、多角度、超强吸收、耐高温等多重复杂需求,成为制约该领域发展的核心瓶颈。
针对这些难题,团队跳出传统材料设计思路,从自然界中寻找灵感。研究发现,苍蝇复眼表面具有独特的六边形拓扑阵列和分层梯度结构,这种天然的微纳构型能够有效抑制光的反射。团队据此设计出一种由四层梯度单元周期性排列组成的仿生超材料,并引入扭转面结构,以提升对宽入射角电磁波的吸收能力。
在制造工艺方面,采用数字光处理(DLP)3D打印技术,使用自主研发的光热固化浆料,实现了亚波长复杂结构的精确、低成本成型。在500℃下对打印结构进行高温热解,引入碳化物作为介电损耗相,同时优化球形羰基铁的晶体结构和磁性,实现了“结构仿生+材料热解”双重阻抗匹配优化,显著提升了电磁波进入材料内部的效率。
更令人瞩目的是,该材料兼具优异的抗烧蚀和耐海水腐蚀性能:经过30分钟火焰烧蚀后结构保持完整;经30天海水连续腐蚀后吸收性能无明显变化;经1000次振荡循环后结构完好无损。
“这项工作的创新之处在于,首次将苍蝇复眼结构引入电磁波吸收超材料设计,为阻抗匹配优化提供了全新仿生模板。”吕庆涛介绍,“我们结合DLP 3D打印与高温热解技术,实现了亚波长仿生结构的可规模化制造,赋予了超材料优异的抗烧蚀、耐腐蚀和机械稳定性,拓展了其在建筑吸波和舰船隐身等实际场景中的应用潜力。”
该成果是科研团队面向国家重大战略需求,在先进功能材料领域取得的又一重要进展。未来,团队将持续推动该技术的工程转化与应用,让仿生吸波材料成为隐身防护与电磁兼容领域的“哈工程方案”。