金属有机框架模板辅助构建富含异质界面的宽带柔性电磁波吸收薄膜

为解决电磁波污染和信号干扰问题，研究人员通过金属有机框架(MOF)模板策略，开发了具有丰富异质界面的Co/C复合纳米纤维材料(CNC-700)。该材料在30%填充率下反射损耗(RLmin)达-53.59 dB，25%填充率时有效吸收带宽(EAB)达7.2 GHz，覆盖Ku波段，为轻量化宽带吸波材料设计提供了新范式。

　　

随着5G通信和电子设备的普及，电磁波污染已成为威胁精密仪器运行、生态环境和国防安全的重要问题。传统吸波材料面临带宽窄、阻抗失配等瓶颈，尤其是单一碳基材料因导电性过强导致反射率高，而纯磁性材料又因密度大、介电性能不足难以满足需求。如何通过材料设计协同优化介电损耗与磁损耗，成为突破宽带吸波技术的关键挑战。

温州大学的研究团队在《Journal of Alloys and Compounds》发表的研究中，创新性地采用金属有机框架(MOF)模板辅助策略，通过静电纺丝将Co²⁺原位负载于聚合物纤维表面，经高温烧结制备出富含Co/C异质界面的纳米纤维材料。系统研究表明，通过调控煅烧温度（重点优化700℃处理的CNC-700）和填充比例，该材料在X波段和Ku波段均表现出卓越性能：30%填充率下获得-53.59 dB的峰值反射损耗，25%填充率时实现7.2 GHz的超宽有效吸收带宽，完全覆盖Ku波段（12-18 GHz）。这种性能突破源于MOF衍生结构形成的均匀异质界面，既避免了磁性颗粒团聚，又通过界面极化效应和导电网络优化了阻抗匹配，最终实现电磁波能量的高效耗散。

研究主要采用三项关键技术：1）MOF模板辅助静电纺丝构建前驱体纤维；2）高温固相烧结形成Co/C异质结构；3）矢量网络分析仪测试电磁参数。通过SEM/TEM证实CNC-700中Co颗粒均匀分布于纤维表面并保留十二面体形貌，XRD和XPS表征确认了Co⁰/Co²⁺与碳基体的稳定共存。

【Results and Discussion】部分揭示：

1. 微观结构显示Co颗粒与碳纤维形成清晰异质界面，促进界面极化损耗；
2. 电磁参数分析表明CNC-700实现介电损耗(tanδ_e≈0.5)与磁损耗(tanδ_m≈0.3)的平衡；
3. 三维阻抗匹配模型证实25%填充率时材料表面阻抗最接近自由空间阻抗(377Ω)。

【Conclusions】强调该工作为轻量化宽带吸波材料提供了新思路：MOF模板法构建的异质界面不仅能抑制颗粒聚集，还可通过多重极化机制（界面极化、偶极子极化、磁畴共振）拓宽吸收频带。这项研究由国家自然科学基金（52161027）和温州市科技计划项目（G20240036）支持，由Zizhou Yuan团队完成，相关技术有望应用于军事隐身、通信抗干扰和电磁防护等领域。