第一作者：屈寧，孫寒旭

通訊作者：孔杰，邢瑞哲

通訊單位：西北工業(yè)大學(xué)

孔杰，2011.4-至今，西北工業(yè)大學(xué)理學(xué)院、化學(xué)與化工學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者，洪堡學(xué)者，教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，陜西省“三秦學(xué)者”特聘教授及創(chuàng)新團(tuán)隊帶頭人，英國材料礦物與礦業(yè)學(xué)會會士，2021-2023“科睿唯安”全球高被引科學(xué)家。主要從事超支化高分子設(shè)計合成及在高溫吸波材料、透波介電材料、陶瓷前驅(qū)體、能源材料中應(yīng)用的研究工作；

（信息來源：https://qm.nwpu.edu.cn/info/1013/9347.htm）

邢瑞哲，博士，碩士生導(dǎo)師。2024.02-至今，西北工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，副教授，主要從事功能材料的3D及4D打印設(shè)計與制備研究工作，針對介觀尺度多孔結(jié)構(gòu)加工及功能化等若干關(guān)鍵問題，采用3D打印技術(shù)對材料孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計和制造，在傳質(zhì)與分離、電磁波吸收與屏蔽等應(yīng)用方面取得多項研究成果。

（信息來源：https://teacher.nwpu.edu.cn/ruizhexing）

論文速覽

電磁波吸收材料領(lǐng)域仍存在巨大的挑戰(zhàn)，如帶寬狹窄、低頻瓶頸，尤其是對穩(wěn)定性（即斜入射和極化入射）的迫切需求，基于此，本研究提出了一種新型的超材料設(shè)計，以解決該領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。研究團(tuán)隊開發(fā)了一種半導(dǎo)體金屬-有機(jī)框架/鐵2D/2D組裝體（CuHT-FCIP），具有豐富的晶體/晶體異質(zhì)結(jié)和強磁電耦合網(wǎng)絡(luò)。

這種設(shè)計實現(xiàn)了在僅9.3毫米厚度下，從2到40 GHz的極寬頻段內(nèi)顯著的電磁波吸收效果，并且對斜入射（75°以內(nèi)）和極化（橫電和橫磁）具有穩(wěn)定的性能。此外，該吸收體展示了優(yōu)異的比壓縮強度（201.01 MPa cm^3?g^?1）和相對較低的密度（0.89 g cm^?3），為開發(fā)超穩(wěn)定性寬帶微波吸收器提供了希望。

圖文導(dǎo)讀

圖1：CuHT-FCIP-EP超材料吸收器的制備示意圖。

圖2：CuHT–FCIP復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)表征。

圖3：CuHT-FCIP-EP復(fù)合材料的電磁波吸收性能。

圖4：超寬帶超材料吸波體的設(shè)計。

圖5：CuHT-FCIP-EP超材料吸收器的電磁波吸收性能。

總結(jié)展望

本論文提出一種通過MOF/Fe的2D/2D晶界復(fù)合超材料吸波器制備新策略，成功實現(xiàn)了高性能超寬頻的微波吸收效果。該吸波器同時具備出色的穩(wěn)定性（即材料在面對入射角度與極化變化的性能穩(wěn)定性），為設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定運行提供保障。

通過三明治狀半導(dǎo)體金屬有機(jī)框架（SC-MOF）與2D鐵材料（FCIP）的2D/2D晶界復(fù)合，實現(xiàn)了可靠的磁電耦合網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合獨特的宏觀3D超材料設(shè)計，在厚度僅為?9.3 mm的情況下實現(xiàn)了2-40 GHz的超寬帶吸收。

該超材料同時對斜入射（4–75°）和極化（TE/TM）具有穩(wěn)定的響應(yīng)。此外，超材料吸波器同時兼具優(yōu)異的比壓縮強度（201.01 MPa·cm^3?g^-1）和相對較低的密度（0.89 g cm^-3），顯示了其在實際應(yīng)用中的潛力。本研究成果不僅為5G通信技術(shù)的發(fā)展提供了材料支持，也為電磁波吸收材料的設(shè)計和應(yīng)用開辟了新的道路。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：2D/2D coupled MOF/Fe composite metamaterials enable robust ultra–broadband microwave absorption

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-49762-4