港城大吕坚院士&西工大李贺军院士AFM：3D打印仿生陶瓷超材料！

随着无线通信和雷达探测技术的蓬勃发展，电磁信息安全和电磁污染等问题日益凸显，这使得电磁波吸收材料的研究备受关注。特别是在深海探测、地壳钻探和航天工程等极端环境应用中，材料需要同时承受强化学氧化和剧烈热载荷的考验，这对远程通信系统的可靠性提出了严峻挑战。因此，开发兼具优异电磁波吸收性能和高温稳定性的新型功能材料已成为当前研究的重点方向。

针对极端环境下电磁波吸收材料的关键技术挑战，香港城市大学吕坚院士团队&西北工业大学李贺军院士团队创新性地提出仿生解决方案。受玫瑰花瓣梯度结构的启发，研究团队借助墨水直写（DIW）增材制造技术成功制备了兼具多级阻抗匹配和多种损耗模式的SiOC-ZrB2全陶瓷超材料。

该材料展现出卓越的综合性能：1）电磁波吸收方面，实现了10.80 GHz的宽吸收带及-39.17 dB的强反射损耗；2）隐身性能方面，作为机翼蒙皮时雷达散射面积低至-59.54 dB (m²)；3）高温稳定性方面，在1500°C氧化环境中暴露240 min后仍能保持完整结构，且质量变化率低于3.2%，远优于传统吸波材料。这种突破性设计通过仿生梯度结构实现阻抗渐变匹配，同时结合多损耗模式协同机制，为发展下一代耐极端环境隐身材料提供了新范式。

相关研究成果以题为“Uniting Superior Electromagnetic Wave Absorption with High Thermal Stability in Bioinspired Metamaterial by Direct Ink Writing”发表于《Advanced Functional Materials》上。香港城市大学博士后冯广辉为论文第一作者，香港城市大学吕坚院士和西北工业大学李贺军院士为论文共同通讯作者。

图1. 仿生超材料设计理念

图2. SiOC-ZrB2复合材料吸波性能

图3. 超材料多尺度表征

图4. 超材料吸波性能

图5. DFT计算与XPS分析

图6. 机翼前缘状超材料的隐身与耐高温性能

主要作者介绍

吕坚院士（通讯作者）：法国国家技术科学院（NATF）院士、香港工程院院士、香港材料研究会理事长（HKMRS）、香港城市大学机械工程系讲座教授、工学院院长、国家贵金属材料工程研究中心香港分中心主任、先进结构材料中心主任。研究方向涉及先进结构与功能纳米材料的制备和力学性能，结构与功能材料的设计及增材制造，图灵及高熵合金催化剂在电解水制绿氢及燃料电池与污水处理，超高灵敏度表面增强拉曼光谱（SERS）及在心脑血管疾病早期快速诊断，环保，食品安全等领域的应用。中科院首批海外评审专家，中科院沈阳金属所客座首席研究员，西安交通大学、东北大学、北京科技大学、南昌大学名誉教授，西北工业大学、上海交通大学和西南交通大学顾问教授，中科院知名学者团队成员，2011年被法国国家技术科学院（NATF）选为院士，是该院近300位院士中首位华裔院士。2006年与2017年分别获法国总统任命获法国国家荣誉骑士勋章及法国国家荣誉军团骑士勋章，2018年获中国工程院光华工程科技奖。已取得84项欧、美（50项）、中发明专利授权，在本领域顶尖杂志Nature（封面文章）、Science、Nature Materials、Nature Chemistry, Nature Water、 Science Advances、 Nature Communications、Materials Today、Advanced Materials、Advanced Functional Materials, JACS, Angew. Chem. JMPS、Acta Materialia 等专业杂志上发表论文580余篇，引用五万余次。个人主页：https://www.cityu.edu.hk/mne/people/academic-staff/prof-lu-jian

李贺军院士（通讯作者）：中国工程院院士、亚太材料科学院院士、西北工业大学材料学院教授、博士生导师，国家自然科学基金委创新研究群体（连续三期）负责人，超高温结构复合材料重点实验室主任，中国复合材料学会副理事长，中国材料研究学会常务理事。长期从事碳/碳复合材料、抗氧化/烧蚀涂层、碳纤维增强纸基与金属基复合材料等研究工作，是国内C/C复合材料及其抗氧化涂层研究方向的主要学术带头人之一。获国家自然科学二等奖1项、国家技术发明二等奖3项、国家教学成果一等奖1项、二等奖1项，省部级一等奖8项，二、三等奖7项。曾先后获第二届全国创新争先奖、首届全国“最美科技工作者”、全国模范教师、第十六届中国炭素杰出成就奖、全国百篇优秀博士论文指导教师等荣誉称号。个人主页：https://teacher.nwpu.edu.cn/lihejun.html

冯广辉（第一作者）：现香港城市大学博士后（导师：吕坚院士），博士毕业于西北工业大学（导师：李贺军院士）。主要从事新型C/C复合材料超高温氧化/烧蚀防护体系开发及增材制造陶瓷基复合材料结构-功能一体化研究。至今在Advanced Functional Materials, Materials Science and Engineering R: Report, Journal of Materials Science & Technology，Corrosion Science，Journal of the European Ceramic Society 等期刊发表论文30余篇，引用近千次。

注：本文内容由作者团队提供。

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