近年来，雷达探测技术在宽带和频率敏捷平台上迅速普及，这对先进电磁防护系统提出了前所未有的需求。传统的微波吸收材料往往受到结构、阻抗匹配和性能之间内在关系的制约，导致其电磁响应呈现静态特征，材料一旦制备完成其谐振频率便固定不变。尽管目前可以通过集成变容二极管的有源超表面，或利用相变材料在热、电刺激下实现动态调制，但这些方法严重依赖复杂的外部电源和繁琐的布线架构。这不仅降低了系统的鲁棒性、严重损害了装备的兼容性，更导致其难以在无外部干预的情况下实现真正的自适应电磁调节。

  随着宽带和频率敏捷雷达探测技术的快速发展，对智能隐身系统的需求日益增长。传统微波吸收材料往往受限于固定的结构与频率关系，表现出静态的电磁响应，难以在无需复杂外部电路或电源介入的情况下实现精准的电磁功能自适应调节。面对这一挑战，电磁功能材料团队受到头足类动物如墨鱼和章鱼通过皮下光子结构重构实现动态伪装的启发，创新性地提出了一种仿生4D打印策略，成功开发出一种可编程的热-电磁开关。研究团队将磁性羰基铁粉与可打印的液晶弹性体基体结合，利用直写成型打印技术，使该系统在环境热波动的刺激下，能够自主地从预设的平面反射状态重构为拱形吸波腔体，进而触发了多层级的“捕获与耗散”协同效应。通过系统的物理机制分析，团队深刻揭示了LCE中液晶基元的定向排列是支撑该大变形演变的核心驱动力。基于此，研究团队创新性地建立了一个将热激发、超材料几何形状与电磁行为进行确定性映射的综合调控框架——即“激发-结构-性能”耦合机制。实验结果表明，在该ESP机制的精确主导下，该器件在X和Ku波段实现了谐振频率的精准切换，最低反射损耗从?30.22 dB惊人地提升至?61.4 dB，有效吸收带宽从8.52 GHz拓宽至11.37 GHz。更重要的是，该器件在真实运作的笔记本处理器等电子设备上成功进行了实机演示，证明其可直接将系统废热转化为动态电磁抑制动力。同时，在历经100次以上的循环作动中，该器件依然表现出卓越的电磁可靠性与机械耐久性。这一成果成功解决了传统吸波材料无法自适应复杂多变环境的难题，开辟了智能动态防护的新路径。

  2026年6月5日，相关工作以“Bioinspired 4D-Printing Microwave Absorbers With Adaptive Programmable Switches via Morphable Percolation Networks and Resonant Models”为题发表于Advanced Materials。通讯作者为西南交通大学材料科学与工程学院孟凡彬教授。

图1 基于仿生原理设计的4D打印动态电磁波吸收器及其工作机制

图2 4D打印复合材料的热响应变形与动态吸波吸收

图3 多次循环中的机械耐久性、形状记忆稳定性以及长期电磁可靠性

图4 智能吸波材料的精确热-电磁调控与实际应用

  该研究打破了传统静态结构的物理限制，建立了一个将热激发、超材料几何形状与电磁行为确定性映射的系统框架。展望未来，这种仿生4D打印范式展现出巨大的应用潜力，为开发下一代面向航空航天和国防平台的智能自适应隐身系统提供了坚实的材料基础。

  本研究工作得到了国家重点研发计划 (No. 2025YFH0100100)、国家自然科学基金项目 (No. 52472305、No. 52173265、No. 52302087和No. 52403049)、四川省科技计划项目 (No. 2023NSFSC1952和No. 2025ZYD0156) 以及中央高校基础研究经费 (No. 2682021GF004和No. 2682025CX057) 的资助与支持。

  本文亮点：

• 通过对打印路径进行编码，这种仿生“热-电磁”开关实现了精准可控的由平到拱的形貌转变。

• 该系统表现出优异的吸波性能，在C、X和Ku波段实现了?61.4 dB的最低反射损耗以及11.37 GHz的宽频有效吸收带宽。

• 历经100次以上的稳定循环，该系统成功建立了热激发、结构与电磁性能之间的确定性映射关系。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adma.73633

作者介绍：

  孟凡彬教授领导的电磁功能材料团队，长期致力于电磁防护材料的设计、制备及相关电磁学机理研究，主要方向涵盖隐身防腐一体化涂层、超编码纤维吸波织物、结构功能一体化吸波超材料、超临界流体发泡吸波泡沫等。本人近几年在Adv. Mater.，Adv. Funct. Mater.，Nano-Micro Lett.等国际知名期刊发表SCI论文80余篇（高被引论文16篇，热点论文4篇）；承担国家自然科学基金（面上2项、青年1项）、工信部重大专项课题、科技部重点研发课题、国防科工局配套项目、军委科技委项目（2项）、四川省杰出青年基金等60余项科研项目；获授权国家发明专利20项，并荣获金桥奖一等奖、发明协会一等奖等奖项。近年来，团队紧密面向国家重大战略需求，积极推进科研成果的应用转化，相关技术已在多个型号装备上完成验证并实现装机应用。

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