近日，我校仪器科学与光电工程学院梁密生副教授、尤睿教授团队联合清华大学、东南大学，采用飞秒激光诱导技术成功研制出超高性能石墨烯基电磁吸收体，实现石墨烯基材料破纪录的电磁吸收性能，为先进石墨烯基电磁波吸收体的设计及简易一步法制备提供了重要启示。研究论文《Broadband electromagnetic wave absorption by ultrathin graphene honeycombs with multicomponent heterointerfaces》在学科顶刊《Carbon》（影响因子11.6）在线发表，我校2022级博士生苏睿阁为第一作者。

先进雷达与电子系统的广泛应用催生了对超薄、轻量化、宽带电磁吸收体的迫切需求。碳基电磁波吸收材料因其轻质特性、优异性能和良好稳定性成为研究热点。在众多碳基材料中，激光诱导石墨烯（LIG）凭借其独特的蜂窝结构、易于制备和原位掺杂等优势，在电磁波吸收领域脱颖而出。然而，LIG主要依赖传导损耗，这种单一损耗机制显著限制了其整体电磁波吸收性能，难以满足复杂应用场景的需求。因此，需要掺杂其它功能材料来增强其性能。如图1a，研究团队设计制备了飞秒激光诱导的NiFe2O4@MXene复合石墨烯（LINFMG），其兼具蜂窝状结构、丰富的偶极子及多重异质界面。图1b为飞秒激光与前驱体之间的相互作用机制。飞秒激光引发系统中的化学键断裂和重组，在此过程中，部分碳氧原子以CO/CO2气态产物形式释放，促进蜂窝结构形成。残余自由碳原子重组形成石墨烯蜂窝网络，NiFe2O4与MXene颗粒嵌入石墨烯孔壁中，最终构筑出由石墨烯、NiFe2O4和MXene组成的三元复合结构。凭其高性能、柔性及轻量化特性，LINFMG在雷达隐身技术领域具有广阔的应用前景（图1c）。

图1 (a)飞秒激光诱导合成 LINFMG 的工艺示意图(b)飞秒激光诱导制备 LINFMG 在微观尺度下的相互作用过程(c) LINFMG 在电磁吸收中的应用

LINFMG在电磁吸收性能方面实现了突破性进展。如图2a，LINFMG-12在12.14 GHz频率下实现最优反射损耗为−54.49 dB，匹配厚度为1.84 mm。随着厚度增加，吸收特性逐渐向低频偏移。通过调节厚度，可实现对S、C、X和Ku波段的有效电磁波吸收。LINFMG-18（图2b）在17.52 GHz频率下实现最优反射损耗为−50.28 dB，匹配厚度为1.59 mm。如图3c，LINFMG-21在15.71 GHz频率下实现破纪录的最优反射损耗为−68.20 dB，匹配厚度为1.58 mm。

与原始PEC板相比，所有样品均展现显著的电磁反射信号抑制。LINFMG-12和LINFMG-21样品表现出卓越的散射信号抑制效果，其散射强度远低于其它样品（图2d，图2e）。图2f显示，LINFMG展现出卓越的雷达截面（RCS）降低性能。在扫描角度为0°时，对应的RCS降低值达到31.22 dB·m²。另外，LINFMG的最优RCS值达到−43.27 dB·m²。

图2 (a-c) 不同匹配厚度下LINFMG-x（x = 12、18、21）的反射损耗值(d-e) 具有LINFMG-12和LINFMG-21涂层的PEC三维雷达散射截面模拟 (f) LINFMG在-90°到90°检测范围内的RCS值

研究揭示了潜在的电磁波耗散机制，包括优化的阻抗匹配、极化损耗与导电损耗的协同、磁损耗及多重反射效应。电磁波可在石墨烯蜂窝结构内发生多次反射，并与孔壁上的异质界面、偶极子及磁性中心相互作用。通过多机制耦合的协同增强效应，LINFMG在保持超薄特性的同时，实现了石墨烯基材料破纪录的电磁吸收性能。本研究为高性能超薄石墨烯基电磁防护材料的设计与简易制备开辟了新途径，为开发宽带高效电磁波吸收器件提供了新策略。

图3 LINFMG的电磁波耗散机制

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.carbon.2026.121240

（供稿/图片：光电学院 梁密生 编辑/审核：郭辉）

Carbon期刊简介：

《Carbon》创刊于1963年，碳材料领域国际顶级期刊，由国际著名学术出版机构Elsevier发行，主要涵盖碳材料的基础研究、制备技术、性能分析及其在电磁、能源、环境等领域的应用。最新影响因子11.6，对推动碳材料科技进步具有重大影响‌。