［本站讯］近日，材料科学与工程学院刘峣教授、张子栋教授团队在Advanced Materials发表了题为 “Dorsiventrally Bicolored Leaf-Inspired Metamaterial Absorbers for Tailorable Electromagnetic Absorption”的研究论文。材料科学与工程学院博士研究生刘潇涵为第一作者，刘峣教授、张子栋教授为通讯作者。

随着无线通信、雷达探测、电子对抗和高度集成电子设备的快速发展，复杂电磁环境下的电磁干扰防护需求日益突出。高性能电磁波吸收材料是实现电磁兼容、信息安全和雷达隐身的重要基础。然而，传统吸波材料在有限厚度下难以同时兼顾宽频高效吸收与目标频段吸收增强的按需设计。现有设计策略主要依赖材料组分调控、三维结构优化或超材料谐振设计，仍存在结构复杂、变量耦合强、目标频段可定制能力不足等问题。因此，如何构建一种能够兼顾宽频高效吸收与目标频段可定制增强的新型吸波体设计策略，是该领域亟待解决的关键问题。

自然界中的背腹异色叶片为解决这一问题提供了新的启发。该类叶片通常具有功能分工明确的上下表面：绿色正面主要承担宽谱光利用功能，而紫色背面则通过色素和组织结构对特定光谱进行补充调控。受此启发，研究团队提出了一种“宽频吸收平台+频率选择性反馈层”的仿生设计策略，将背腹异色叶片中的分工协同机制引入电磁吸波超材料设计，构建了兼具宽频吸收与目标频段增强能力的仿生超结构吸波体。该仿生吸波体主要由三维羰基铁吸波层和频率选择性反馈层组成。其中，顶部三维吸波层通过渐变阻抗匹配、增强电磁耦合和多级损耗通道实现宽频基础吸收；底部反馈层则通过谐振调控和相位辅助干涉机制，对吸波层的薄弱吸收频段进行定点补强。与单纯依赖材料损耗或单一超表面谐振的传统设计不同，该结构将材料耗散、几何调控、谐振反馈和相位干涉有机结合，实现了吸波性能的协同提升。

背腹异色叶片启发的可调控电磁吸波超材料示意图

研究表明，该仿生超结构在整体厚度为4 mm 的条件下，实现了18–40 GHz 范围内80%以上的电磁波吸收。通过调整底部反馈层的结构尺寸可在特定频点引入可设计的吸收增强峰，实现对薄弱吸收频段内频点的定向补强。仿真及实验结果显示，该结构可在X至K波段内形成离散增强吸收峰，并可通过结构参数调控实现峰位移动。为揭示吸收增强机制，研究团队结合功率损耗分布、反射相位和等效电路模型进行了系统分析。结果表明，反馈层不仅能够通过谐振效应调控局域电磁场，还可与上层吸波体协同作用，促进电磁能量向损耗介质中耦合并耗散；同时，吸波平台与反馈层之间的反射相位关系有助于降低外部反射，从而进一步提升整体吸收效率。该结构还在吸收增强频点处表现出明显的雷达散射截面缩减能力，验证了其在电磁隐身领域的应用潜力。此外，研究团队引入机器学习辅助设计方法，建立了反馈层几何参数与吸收响应之间的映射关系，可在预设设计空间内快速筛选满足目标频点增强需求的结构参数，从而降低传统全波仿真反复试错的设计成本，为可定制电磁吸波超材料的快速优化提供了有效途径。

该工作从背腹异色叶片的结构—功能分工中提取仿生设计原则，提出了面向薄弱频段定向补强的宽频吸波超材料设计框架。研究不仅为轻薄化、宽频化和可调控电磁吸波器件的设计提供了新的结构策略，也为仿生电磁功能材料在雷达隐身、电磁防护和复杂电磁环境调控等领域的应用提供了有益参考。

上述研究工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省重点研发计划等项目的资助，得到了高端装备涂料全国重点实验室、山东省超材料与电磁调控技术重点实验室的支持。