长江大学程书博&西南科技大学易早APL：一种三维四向编织复合超材料

Wenxin Li, Shubo Cheng, Zao Yi, Huafeng Zhang, Qianju Song, Zhiqiang Hao, Tangyou Sun, Pinghui Wu, Qingdong Zeng, Rizwan Raza, Advanced optical reinforcement materials based on three - dimensional four - way weaving structure and metasurface technology, Applied Physics Letter 126, 033503, (2025).

论文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0232542

研究内容

近日，长江大学程书博教授课题组联合西南科技大学易早教授团队，提出了一种新型的光学增强材料——三维四向编织复合超材料，该材料结合了树脂与AlCuFe准晶体，采用独特的三维四向编织结构并与Dirac半金属系统相结合，能够在广泛的光谱范围内高效工作，同时具备优异的机械性能。通过静态分析和频域模拟，研究表明该材料在光学吸收方面表现出83.4%的平均吸收率，并且具有较强的电磁波吸收能力，特别是在3-12微米波段，显示出其在航空航天和电磁对抗等领域的广泛应用前景。此外，材料的机械强度也得到了显著提升，尤其在z方向，杨氏模量达到38GPa。该项研究为开发既具光学功能又具机械强度的复合材料提供了重要的理论基础和实践指导。该文章已在《Applied Physics Letters》期刊发表，第一作者为长江大学硕士研究生李文鑫，通讯作者为程书博教授和易早教授。

图文介绍

图1. (a) 四步编织技术 (b) 增强材料的内部单元 (c) 增强材料的3×3×3阵列

图2. (a)-(c) x方向加载下的应力分布 (d)-(f) y方向加载下的应力分布 (g)-(i) z方向加载下的应力分布

图3. (a) 增强材料光学模拟的3×3阵列 (b) 在3.3 μm处的电场截面 (c) 增强材料的光学响应

图4. (a) 不同纤维含量的光学响应 (b) 不同编织角度的光学响应

图5.增强材料的等效参数