新闻网讯 近日，我校何大平教授团队在石墨烯膜超材料电磁屏蔽操控的研究上取得创新性突破，该工作将经典电磁等效电路理论由传统金属材料应用到具有微观结构的先进碳材料，并基于石墨烯膜开发出具有优异性能的电磁屏蔽操控系列超材料。相关研究成果以题为“Polarization manipulation of electromagnetic interference shielding effectiveness utilizing graphene film-based metamaterials”发表在《Nature Communications》上。第一作者为材料复合新技术全国重点实验室博士后王哲；通讯作者为信息工程学院祖浩然教授，材料复合新技术全国重点实验室李书欣教授，物理与力学学院何大平教授。

通信技术的快速发展带来了显著的电磁辐射污染，给电子设备和人类健康构成威胁，因此电磁屏蔽变得极为重要。然而，传统的电磁屏蔽材料由于其固定的屏蔽效能（EMI SE）、材料适应性的局限，越来越难以适应复杂多变的应用场景，这促使了先进电磁屏蔽材料的研发。

基于团队前期关于激光诱导石墨烯电磁超表面、定向碳纤维电磁操控材料等研究（National Science Review, 2025, 12(11): nwaf395；Small, 2025, 21(16): 2408366），研究团队创新性地开发了一种高导电性的石墨烯膜超材料（GAFM），能够实现电磁屏蔽效能的极化操控，利用等效电路的碳基材料推广，使得简单的旋转操作即可在“开”和“关”状态间连续切换（图1）。为了进一步扩大EMI SE的操控范围（ΔEMI SE），该工作将碳纤维CF与GAFM复合。通过采用两者相互平行和垂直2种模式，分别实现极化差异增强和全极化屏蔽。该工作将经典电磁等效电路理论由传统金属材料扩展到具有微观结构的先进碳材料（图2），不仅揭示了先进碳材料在电磁屏蔽中的机制及其极化操控原理，还达到了最宽的极化差异操控范围（极化敏感性增强至1061.60 dB/mm）、最高的全极化屏蔽效率（超过99.15%）以及最显著的状态切换效率范围（3.17%-99.79%）。这一成果为电磁响应的动态操控提供了新思路，也为智能电磁屏蔽材料的发展奠定了基础，以满足复杂高保真电磁防护系统、自主伪装装置和未来智能生活环境的需求。

图1 用于电磁屏蔽极化操控的石墨烯膜超材料GAFM及其与碳纤维CF复合设计示意图

图2 GAFM微观构效到宏观等效电路及其宏观电磁响应

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-67335-x

文：王哲；编辑：曹明；审核：余峰、何大平