自支撑超柔性CNT@MOF复合薄膜的协同构筑及其微波吸收-储能双功能一体化研究

针对可穿戴电子设备对电磁防护与自供电系统的双重需求，西安建筑科技大学团队通过溶剂热-定向压滤技术制备了自支撑CNT@NiCo-MOF超柔性薄膜（CNT@NCM BP）。该材料突破传统材料阻抗匹配与高导电性矛盾，实现反射损耗?58.3 dB、7.0 GHz超宽吸收带宽（2–8 GHz低频段），同时具备16.91 F·cm?2 比电容和1.10 mWh·cm?2 能量密度，为多功能柔性电子器件开发提供新范式。

　　

随着5G时代电磁污染加剧与柔性电子设备普及，如何实现电磁防护（EMI）与自供电能源系统的集成成为关键科学难题。传统材料面临"鱼与熊掌不可兼得"的困境：微波吸收材料（MAM）需调控导电性以避免阻抗失配，而电极材料却依赖高导电性保障电荷传输。更棘手的是，现有功能材料多为粉末或脆性多孔结构，需依赖粘合剂和基体，导致界面阻抗增加、机械性能劣化。西安建筑科技大学的研究团队独辟蹊径，通过精巧的结构设计将一维碳纳米管（CNT）与双金属NiCo-MOF（NCM）复合，开发出兼具"电磁隐身衣"与"微型储能器"双功能的超柔性自支撑薄膜材料，相关成果发表于《Materials Today Nano》。

研究采用溶剂热-定向压滤联用技术：首先通过酸处理CNT表面功能化，再以DMF/乙醇为溶剂体系原位生长NiCo-MOF纳米晶，最终通过定向压力过滤构建三维互穿网络结构。该方法避免了高温碳化导致的晶体结构坍塌，关键创新在于利用CNT骨架的机械强度与导电性，协同MOF的丰富孔隙与活性位点。

【Results and discussion】部分揭示：1）力学性能方面，厚度仅90-110 μm的薄膜可承受2 mm曲率半径弯曲和复杂打结，归因于CNT网络应力分散与MOF纳米晶的界面锚定效应；2）微波吸收性能显示，优化的CNT@NCM_1/1
在低频段（2-8 GHz）表现突出，7.0 GHz吸收带宽覆盖军用雷达频段，极化弛豫与多重散射是主要损耗机制；3）电化学测试中，3D NCM提供赝电容（pseudocapacitance）而CNT确保电子快速传输，使全固态对称超级电容器（ASSC）在50 mA·cm^?2
下循环10000次后容量保持率达108.8%，反常上升现象源于电解液的持续浸润活化。

【Conclusions】部分强调：该研究首次实现三大突破——通过分子尺度调控解决阻抗匹配与高导电性矛盾；建立"一维导电通道+三维活性位点"的异质结构设计范式；开发无需粘结剂/集流体的自支撑集成系统。这种"一材双效"特性使其在柔性可穿戴领域具有重大应用前景，如可折叠设备的隐身供电一体化蒙皮。研究团队特别指出，双金属MOF中Ni²⁺
/Co²⁺
的3d⁷
电子构型是性能提升的关键，为后续多元MOF复合材料开发提供理论指导。

这项工作的科学价值在于：1）提出"结构功能一体化"新材料设计理念；2）发展低温制备MOF复合材料的普适性方法；3）开辟柔性电子器件多功能集成新路径。正如研究者所言，该成果"通过结构设计为制造多功能柔性电子器件指明方向"，未来或可拓展至电磁屏蔽智能织物、自供电传感系统等领域。