太赫兹（THz）波段在6G通信、空间探测、医学检测等领域具有广阔的应用前景，太赫兹波的应用发展必然伴随着太赫兹电磁干扰（EMI）问题的日益突出，高性能太赫兹吸波材料的开发对于抑制太赫兹电磁干扰至关重要。然而，目前几乎所有的太赫兹吸波材料主要依赖自由电子的电导损耗机制实现太赫兹波的本征吸收，太赫兹吸波剂都采用金属、碳材料、MXene等电子导体材料。这些电子导体材料在对太赫兹波有效吸收的同时对可见光也具有较高吸收，严重限制了太赫兹吸波材料在光学窗口、显示屏等透明场景中的应用。因此，亟需发展新型的太赫兹吸收材料体系与损耗机理。
电子科技大学丁天朋研究员、文岐业教授、肖旭教授长期致力于新型太赫兹吸波材料及其吸波机理的研究。他们在之前发表的Nature Communications 期刊论文（Nat. Commun., 2024, 15, 38）中首次报道了一种光学透明的水油凝胶基太赫兹吸波材料，并提出了基于离子电导损耗的太赫兹波吸收机制。
近日，该研究团队在之前关于透明凝胶基太赫兹吸波材料的研究工作基础上，又取得突破性成果，在国际著名材料科学期刊Advanced Functional Materials上发表了题为“Transparent and Durable Terahertz Absorber Based on Enhanced Wave-Ion Interaction”的论文。本论文报道了一种基于离子增强效应的透明耐用的水凝胶基太赫兹吸波材料，通过在水凝胶中添加LiCl的方式引入离子水合效应，同时增强了太赫兹波-离子相互作用与水分子-离子相互作用，进而增加了水凝胶的离子电导损耗能力与键合水比例，实现了水凝胶基太赫兹吸波材料吸波性能与环境稳定性（包括抗脱水与抗冻性）的协同提升。研究团队采用原位光引发聚合技术，成功制备了三明治结构的PDMS@PAM-LiCl水凝胶薄膜，其核心层由PAM-LiCl水凝胶组成，外层的PDMS层主要起到减少反射和保护水凝胶的作用。该薄膜厚度仅为300微米，可见光透明度大于90%，在0.5-4.5 THz全波段范围内的反射损耗（RL）均大于30 dB，最大RL值高达86.5 dB。该材料在室温下暴露80天后平均RL仍高达39 dB，在-10°C的低温环境中其电磁屏蔽效能（EMI SE）仍高达42 dB。该工作为离子基太赫兹吸波材料的研究提供了理论指导，将促进水凝胶等离子导体在太赫兹材料与器件的应用发展。
图1. PDMS@PAM-LiCl薄膜的制备与表征。a) 薄膜制备的示意图；b)扫描电子显微镜（SEM）图像；c)覆盖了薄膜的MXene图案在可见光下的照片；d) MXene图案的太赫兹图像。
图2. PAM-LiCl水凝胶的水-离子相互作用和介电特性。a)拉曼光谱；b)水分含量分布；c)差示扫描量热法（DSC）曲线；d, e)复介电常数的实部（d）和虚部（e）；f)导电损耗和极化损耗（g)电导率；h) 不同温度下导电率变化。
图3. PDMS@PAM-LiCl薄膜的太赫兹吸收与屏蔽性能。a)阻抗匹配值；b)反射率；c)吸收率；d)反射损耗；e)文献对比（最大RL，厚度，带宽）。
图4. 机械性能与电磁稳定性。a)拉伸应力-应变曲线；b)可见光透过率；c)不同温度下的储能模量；d)样品在25 °C和-40 °C下的照片；e)水凝胶随存储时间的质量比变化；f)不同温度下的平均电磁干扰屏蔽效率；g)平均反射损耗随存储时间的变化。
本论文受到国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助，论文的共同第一作者是电子科技大学的博士后谢文科和博士生谢金龙，共同通讯作者是电子科技大学的丁天朋研究员、文岐业教授和肖旭教授。