热烈祝贺邓俊杰、刘佳卉等作者论文在材料顶刊AM发表

随着5G通信、雷达探测与便携电子设备的快速发展，电磁波污染与信息安全问题日益突出。传统吸波材料往往功能单一、响应僵化，难以适应复杂多变的应用环境。另一方面，光学加密材料虽在信息安全领域前景广阔，但常与电磁功能难以兼容。如何在同一材料中实现环境触发、功能切换、多模响应，成为智能材料设计的前沿挑战。基于上述背景，武汉大学电子信息学院先进光谱与智能传感团队研究人员，设计并合成了一种基于水驱动状态切换的智能水凝胶复合材料，以铜掺杂碳点（Cu_x-CDs）增强聚丙烯酰胺/羧甲基纤维素（PAM/CMC）复合水凝胶（PCC）。通过Cu掺杂调控水凝胶内部的氢键网络与水分状态，实现了材料介电性能与光学性能的协同优化。湿态下Cu掺杂增加了自由水比例，促进了偶极极化和界面电荷迁移，显著增强了对电磁波的损耗能力。脱水变为干态后聚合物网络重构为刚性框架，有效抑制非辐射跃迁，从而激活了来自碳点与CMC基质的稳定室温磷光。

图1 一种基于水驱动状态切换的智能水凝胶复合材料示意图

该材料在湿态下表现出优异的微波吸收性能，而在干态下则呈现稳定的室温磷光发射，实现了电磁屏蔽与光学信息加密的双重功能集成。在2-18 GHz频率范围内，最优样品（PCC-4）的最小反射损耗达-62.67 dB，有效吸收带宽达5.94 GHz，表现出优异的电磁波衰减能力。干燥后材料在紫外光激发下，呈现蓝光（426 nm）与绿光（515 nm）双发射，其中绿光磷光寿命长达0.92 s，通过点阵图案设计，实现信息在荧光背景下的磷光隐藏与读取，展现了其在高级防伪与信息加密中的应用前景。

图2 湿态下电磁波衰减损耗能力

图3 干态下室温磷光性能

该研究提出了一种“水驱动功能切换”的新范式，通过氢键工程与金属掺杂的分子尺度协同，成功将电磁损耗与光学发射这两种通常矛盾的功能集成于同一软材料体系中。这不仅为设计下一代自适应、多功能智能材料提供了新思路，也为电磁防护、光学信息安全、智能传感等交叉领域的发展提供了新的材料平台。该成果以“A Water-Driven Switchable Material for Optical and Electronic Information Security: Electromagnetic Shielding and Optical Encryption”为题发表在Advanced Materials期刊上（DOI：10.1002/adma.202521481）。研究得到了国家重点研发计划（2023YFE0105500）的资助，计算资源由美国德州农工大学高性能研究计算中心提供，表征测试得到了武汉大学科研公共服务条件平台的支持，武汉大学为唯一通讯单位。