近日,永利皇宫材料学院青年教师杨亚楠在海洋环境电磁波吸收材料研究领域取得重要进展,研究成果以《铁单原子—团簇的电子离域效应实现海洋环境下长效电磁波吸收》(Electronic Delocalization of Fe Atom–Cluster for Long-Term Stable Electromagnetic Wave Absorption in Marine Environments)为题,发表在国际期刊《纳微快报》(Nano-Micro Letters)上。
随着无线通信和雷达探测技术的快速发展,海洋电磁环境日趋复杂,对海洋装备电磁防护材料提出了更高要求。对于近海装备而言,电磁波吸收材料不仅需要具备轻质、宽频、强吸收等基本特性,还必须在高湿度、高盐雾和腐蚀性离子长期作用下保持稳定工作。然而,与陆地环境相比,海洋环境中大量存在的氯离子会持续侵蚀吸波材料的活性位点和导电网络,导致材料介电响应衰减、阻抗匹配恶化和长期吸波性能下降。因此,如何兼顾高效电磁波衰减与海洋环境耐腐蚀稳定性,已成为海洋防护材料设计中的关键难题。
为突破这一瓶颈,研究团队创新性地提出了一种基于“铁单原子—铁团簇”协同构筑的电子离域调控策略。该研究通过在π共轭碳骨架上构筑铁单原子与铁团簇协同位点,形成多中心轨道耦合网络,使入射电磁波在材料内部经历偶极弛豫、界面极化和电子迁移等多重损耗过程,从而实现电磁能量的高效衰减。
研究发现,铁团簇与铁单原子之间的电子离域效应能够有效拓展电荷传输路径,构建连续的离域电子通道,同步增强材料的电导损耗和极化损耗。在海洋环境稳定性方面,铁团簇可优先吸附氯离子,并在局部形成负电区域,从而减轻氯离子对铁单原子活性位点的直接侵蚀,保护材料关键电磁响应单元和导电网络的长期稳定。该协同机制突破了传统吸波材料主要依赖被动包覆或复杂结构防护的设计思路,实现了电磁损耗增强与耐腐蚀稳定性的同步优化。

(a)材料制备流程图(b)微观形貌(c)配位环境(d)电磁波吸收性能
实验结果表明,该材料在低填充条件下即可表现出优异的宽频强吸收能力,并在高盐、高湿等模拟海洋环境中保持良好的长期稳定性。该研究为海洋装备电磁防护以及复杂电磁环境适应性材料开发提供了新思路。后续,团队将进一步围绕海洋环境下吸波材料的稳定工作机制、柔性化应用和工程化构筑方法开展研究,推动相关成果在材料领域的应用。
永利为论文第一通讯单位。永利皇宫永利皇宫材料科学与工程学院博士研究生钟少聪为论文第一作者。永利皇宫永利皇宫材料学院青年教师张翩翩、杨亚楠和夏龙教授为论文共同通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金等项目资助。(钟少聪)
论文链接:https://doi.org/10.1007/s40820-026-02210-y

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