Switchable Electromagnetic Absorption and Shielding in Liquid Metal‐ZnO Ceramics via Ultralow‐Electric‐Field

材料科学 电磁屏蔽 光电子学 陶瓷 电介质 电磁辐射 衰减 吸收(声学) 复合数 极化(电化学) 电磁场 宽带 介电常数 介电损耗 电场 复合材料 反射损耗 异质结 带宽(计算) 多物理 电容器 电导率 制作 插入损耗 电磁学 静脉曲张 工作(物理) 互连
作者
Mingming Si,Bin Yao,Qi Ding,Zhe Liu,Peng Wei,Feng Zhou,Yuchi Fan,Wan Jiang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.74171
摘要

ABSTRACT Conventional electromagnetic shielding and absorbing materials are constrained by intrinsic dielectric and magnetic responses, rendering them inadequate for multi‐band communication, reconfigurable electronics, and adaptive stealth technologies. Here, we report a ZnO–liquid Ga composite ceramic that enables electric‐field‐driven switching between electromagnetic absorption and shielding under ultralow external electric fields. By tailoring interfacial reactions during cold sintering, a hierarchical ZnO/ZnGa 2 O 4 /Ga 2 O 3 /Ga heterointerface network is constructed. This architecture synergistically regulates interfacial polarization and field‐dependent carrier transport, enabling simultaneously ultrahigh‐intensity and broadband electromagnetic absorption (reflection loss of −70.1 dB at 1.91 mm with an effective bandwidth exceeding 6 GHz), together with outstanding electrical nonlinearity (α ≈ 445) and an ultralow threshold field (<45 V mm −1 ). Below the threshold field, electromagnetic attenuation is dominated by interfacial polarization loss, whereas exceeding the threshold induces a sharp conductivity increase via interfacial barrier modulation, driving a transition to a shielding‐dominated state. In this regime, the composite exhibits a theoretically estimated shielding effectiveness exceeding 35 dB across 2–18 GHz based on experimentally measured conductivity, thereby realizing dynamic switching between absorption and shielding modes. This work establishes a new paradigm for heterointerface‐engineered, cold‐sintered ceramics toward intelligent electromagnetic protection materials with externally controllable functionality.

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