北航新闻网4月9日电（通讯员 王丹）近日，机械工程及自动化学院仿生与微纳系统研究所罗斯达教授团队在《Chemical Engineering Journal》期刊发表论文《Electromagnetic-dual-gradient laser-induced graphene/Fe3O4composites with synergistic gradient-patterning for advanced electromagnetic interference shielding》。通过创新性地构建集频率选择表面（FSS）图案与多层电磁双梯度结构于一体的激光诱导石墨烯/四氧化三铁（LIG/Fe3O4）复合材料，将轻质碳基材料的总电磁屏蔽效能提升，同时保持了极低的二次反射损耗，证明了兼具高屏蔽效能、低反射与优异环境适应性的新型屏蔽材料具有重要的应用价值。

图1 LIG/Fe3O4复合材料的制备流程、宏观定制化设计展示及微观多尺度形貌与结构表征

研究团队结合原位激光加工与热压工艺，实现了对复合材料电导率（通过调节激光参数）和磁导率（通过调节Fe3O4前驱体负载量）的解耦与独立控制。在此基础上，精心设计并构建了由“低电导/高磁导表层（阻抗匹配区）”向“高电导/低磁导内层（吸收衰减区）”连续过渡的多层架构。

图2 激光诱导石墨烯/四氧化三铁（LIG/Fe3O4）复合材料电磁干扰屏蔽机制示意图

该双梯度架构使得电磁波能够更顺畅地透入材料内部，并通过渐进式阻抗匹配与协同的导电-磁损耗被高效耗散。为进一步提升以“吸收”为主导的屏蔽性能，研究团队在材料表层引入了定制化的频率选择表面（FSS）图案设计。实验与全波电磁仿真（HFSS）结果均证明，FSS图案的集成有效增强了局域电磁场的相互作用，引发了共振耦合与场限制效应，从而与梯度内部结构完美协同，实现了高效的“吸收-反射-重吸收”电磁波耗散机制。

图3 不同图案复合材料中电磁场分布的HFSS模拟：电场模分布云图和磁场模分布云图

该研究工作不仅揭示了多尺度微观结构与电磁波相互作用的物理机制，也为下一代柔性电子设备及先进通信系统设计轻量化、高效率的电磁屏蔽材料提供了全新的通用范式。该研究受国家自然科学基金面上项目（62371025）、创新群体项目（T2121003）以及博新计划A类项目（BX20240460）等支持。

原文链接为：https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.175422

（审核：从保强）

编辑：贾爱平