隨著無線通信技術快速發展，電磁輻射污染日益嚴重，理想的電磁波吸收（EWA）材料需同時具備“輕、薄、寬、強”特性，并能在惡劣環境中穩定工作。傳統碳基材料（如石墨烯、碳納米管）雖然密度低、導電性可調，但存在阻抗匹配差、損耗機制單一、抗氧化能力弱等問題，難以滿足航天、軍事和高端電子設備對“高吸收+高穩定性”的雙重要求。
近日，鄭州大學單崇新教授、楊西貴教授團隊在《Nature Communications》上發表題為《Heterostructure-engineered diamond-graphene composites for high-performance and stable electromagnetic wave absorption》的研究論文。
團隊成功開發出一種新型金剛石-石墨烯異質結構復合材料（Diamond-Graphene Composites，簡稱DC），在實現超強電磁波吸收的同時，兼具優異的耐高溫、耐腐蝕和機械韌性，為極端環境下電磁波吸收材料提供了全新解決方案。
這種獨特的微結構是決定材料性能的核心關鍵。掃描透射電子顯微鏡（STEM）與電子能量損失譜（EELS）測試結果表明，金剛石（D）與石墨烯（G）之間形成了原子級連續的共價鍵合界面，而非簡單的范德華接觸，這一界面特征為材料性能提升奠定了基礎。X射線衍射（XRD）與X射線光電子能譜（XPS）分析顯示，隨著合成溫度的升高，材料中sp3相含量從78.3%降至63.9%，sp2/sp3相比例可實現精準調控，為材料性能的定制化提供了可能。
相較于傳統機械混合制備的金剛石-石墨烯材料，采用預石墨化+高溫高壓（HPHT）策略制備的材料，因形成了連續的共價鍵網絡，顯著提升了電荷傳輸效率與阻抗匹配性能，有效規避了弱鍵合界面易引發的性能衰減問題。有限元模擬結果顯示，DC-3樣品在C、X、Ku三個波段的功率損耗密度呈現最廣、最強的分布特征，直觀證實了其優異的電磁波衰減能力。此外，研究還通過系統對比碳納米管、還原氧化石墨烯、洋蔥碳等現有同類材料，發現DC-3在最小反射損耗（RLmin）與有效吸收帶寬（EAB）的綜合性能上處于領先水平，同時具備更薄的厚度與更強的環境適應性。
該研究不僅成功突破了碳基電磁波吸收（EWA）材料長期面臨的“高吸收性能與高穩定性難以兼得”的權衡難題，還為金剛石基復合材料的溫和條件合成提供了可規模化推廣的技術路徑。未來，通過優化前驅體組分、采用火花等離子燒結或金屬催化等技術手段，有望實現該類材料的大規模工業化生產。研究團隊的這一成果，為航空航天、軍用隱身、高溫電子器件等高端領域提供了高性能、多功能的材料新平臺，也彰顯了異質界面工程在先進碳材料設計中的核心作用與重要突破。
綜上，該論文以金剛石-石墨烯共價異質結構為核心研究切入點，成功實現了電磁波吸收性能與環境耐受性的協同優化及完美融合，為下一代極端環境適配型EWA材料的研發開辟了全新方向，具有重要的理論指導與實際應用價值。
圖文導讀
圖2:微觀結構與介電性能
會議時間：2026年4月16-17日
會議地址：江蘇?蘇州尹山湖希爾頓酒店（吳中區郭巷街道環湖路1688號）
主辦單位：Flink啟明產鏈、蘇州晶和半導體科技有限公司
協辦單位：國家第三代半導體技術創新中心（蘇州）
會議主席：梁劍波，國家第三代半導體技術創新中心（蘇州）首席科學家
來源：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71355-6
聲明：Flink未來產鏈整理，轉載請聯系：18158256081（同微信）
