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  隨著科技的飛速發(fā)展，人們對電磁波的使用已經(jīng)達到了前所未有的高度和廣度，帶來技術(shù)革新和生活便利的同時，也帶來了危害和危險。電磁污染威脅健康；國防領(lǐng)域，在雷達探測重壓之下戰(zhàn)場武器裝備的生存能力面臨重大挑戰(zhàn)，如何高效吸收電磁波成為擺在科技人員面前的難題。而在自然界，經(jīng)過上億年的自然選擇，動植物中早已涌現(xiàn)除了許許多多的電磁波收集專家，它們獨特結(jié)構(gòu)帶來的超凡吸波能力，為人工設(shè)計新型吸波材料提供了寶貴的藍(lán)本。

  近日，中北大學(xué)王智教授、尹麗仙講師團隊聯(lián)合西安交通大學(xué)田小永教授團隊，受螺旋藻特殊微結(jié)構(gòu)啟發(fā)，提出了一種三維螺旋形態(tài)的介電超材料結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)具有區(qū)別于以往電磁吸波超材料的獨特電磁響應(yīng)機制。該研究取得了以下方面的突破。

  1）超寬帶吸收：在2-40GHz頻段內(nèi)，實現(xiàn)了 33.7 GHz (3.5–5.1 GHz，7.9–40 GHz, RL<-10 dB)；

  2）多損耗機制協(xié)同：材料損耗（極化損耗、導(dǎo)電損耗）與結(jié)構(gòu)損耗（感應(yīng)電流、電諧振、磁諧振、駐波效應(yīng)）協(xié)同，實現(xiàn)了電磁波高效吸收；

  3）利用材料共混改性與3D打印一體化成形工藝，突破了螺旋形微波吸收結(jié)構(gòu)加工局限性，為高性能隱身材料結(jié)構(gòu)制造提供了有效策略。

圖1 仿生設(shè)計理念示意圖

圖2 螺旋超材料的幾何結(jié)構(gòu)

圖3 螺旋超材料結(jié)構(gòu)參數(shù)與吸波性能

圖4 多機制協(xié)同吸波原理

  相關(guān)研究成果以題為“A Bioinspired Helical Metamaterial for Broadband Electromagnetic Wave Absorption”發(fā)表在知名期刊Composite Part B-Engineering上。尹麗仙為論文第一作者，王智與尹麗仙為共同通訊作者。

  以上成果受到山西省基礎(chǔ)研究計劃項目（項目編號：202103021223206)和中國航空科學(xué)基金（項目編號：202400110U0001)的支持。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2025.112685