西工大「国家杰青」「洪堡学者」孔杰团队，最新Nat. Commun.

第一作者：屈宁，孙寒旭

通讯作者：孔杰，邢瑞哲

通讯单位：西北工业大学

孔杰，2011.4-至今，西北工业大学理学院、化学与化工学院教授、博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，洪堡学者，教育部新世纪优秀人才，陕西省“三秦学者”特聘教授及创新团队带头人，英国材料矿物与矿业学会会士，2021-2023“科睿唯安”全球高被引科学家。主要从事超支化高分子设计合成及在高温吸波材料、透波介电材料、陶瓷前驱体、能源材料中应用的研究工作；

邢瑞哲，博士，硕士生导师。2024.02-至今，西北工业大学化学与化工学院，副教授，主要从事功能材料的3D及4D打印设计与制备研究工作，针对介观尺度多孔结构加工及功能化等若干关键问题，采用3D打印技术对材料孔结构进行设计和制造，在传质与分离、电磁波吸收与屏蔽等应用方面取得多项研究成果。

论文速览

电磁波吸收材料领域仍存在巨大的挑战，如带宽狭窄、低频瓶颈，尤其是对稳定性（即斜入射和极化入射）的迫切需求，基于此，本研究提出了一种新型的超材料设计，以解决该领域的挑战。研究团队开发了一种半导体金属-有机框架/铁2D/2D组装体（CuHT-FCIP），具有丰富的晶体/晶体异质结和强磁电耦合网络。

这种设计实现了在仅9.3毫米厚度下，从2到40 GHz的极宽频段内显著的电磁波吸收效果，并且对斜入射（75°以内）和极化（横电和横磁）具有稳定的性能。此外，该吸收体展示了优异的比压缩强度（201.01 MPa cm³ g⁻¹）和相对较低的密度（0.89 g cm⁻³），为开发超稳定性宽带微波吸收器提供了希望。

图文导读

图1：CuHT-FCIP-EP超材料吸收器的制备示意图。

图2：CuHT–FCIP复合材料的结构表征。

图3：CuHT-FCIP-EP复合材料的电磁波吸收性能。

图4：超宽带超材料吸波体的设计。

图5：CuHT-FCIP-EP超材料吸收器的电磁波吸收性能。

总结展望

本论文提出一种通过MOF/Fe的2D/2D晶界复合超材料吸波器制备新策略，成功实现了高性能超宽频的微波吸收效果。该吸波器同时具备出色的稳定性（即材料在面对入射角度与极化变化的性能稳定性），为设备在复杂环境下的稳定运行提供保障。

通过三明治状半导体金属有机框架（SC-MOF）与2D铁材料（FCIP）的2D/2D晶界复合，实现了可靠的磁电耦合网络，结合独特的宏观3D超材料设计，在厚度仅为 9.3 mm的情况下实现了2-40 GHz的超宽带吸收。

该超材料同时对斜入射（4–75°）和极化（TE/TM）具有稳定的响应。此外，超材料吸波器同时兼具优异的比压缩强度（201.01 MPa·cm3 g-1）和相对较低的密度（0.89 g cm-3），显示了其在实际应用中的潜力。本研究成果不仅为5G通信技术的发展提供了材料支持，也为电磁波吸收材料的设计和应用开辟了新的道路。

文献信息

标题：2D/2D coupled MOF/Fe composite metamaterials enable robust ultra–broadband microwave absorption

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-49762-4