《Advanced Functional Materials》期刊发表孔杰教授团队半导体MOF基宽频吸波超材料的研究成果

近日，学院孔杰教授团队在《Advanced Functional Materials》期刊在线发表题为《Multi-Scale Design of Metal–Organic Framework Metamaterials for Broad-Band Microwave Absorption》的研究论文。该研究成功合成了一系列含有Co、Cu中心的半导体有机金属框架（SC-MOFs），通过简单调整两种金属中心的比例，实现了微波吸收峰位置和强度的灵活调控。最佳有效吸收带宽（EAB）达到了6.16 GHz，反射损耗最小可达-61dB。为进一步提高吸波带宽，研究团队设计了基于优化后的双金属SC-MOF的三维拓扑结构，并提出了一种易于构建的多孔超材料模型。通过CST有限元电磁仿真，对超材料的结构参数进行了优化，成功设计出了覆盖C-Ku波段（5.4-18 GHz）的宽频超材料吸收器。最后，他们将SC-MOF封装于聚二甲基硅氧烷中，开发了可3D打印的SC-MOF油墨，并利用直接书写（DIW）打印技术进行了制备。实验结果显示，超材料吸波器对C-Ku波段几乎实现了全面覆盖，吸收效果显著。这一研究提供了一种多尺度设计方法，为宽带微波吸收器的发展提供了新思路，同时在5G/6G通信、隐形技术和柔性可穿戴智能设备等领域具有广泛的应用前景。

学院2022级博士研究生屈宁为论文的第一作者，邢瑞哲副教授与孔杰教授为论文的共同通讯作者。该研究工作得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金和国家重点研发计划的的资助支持。

全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202402923

撰稿:邢瑞哲、郑聪

审核:陈凯杰

图1 Co-Cu双金属SC-MOFs的结构表征

图2 SC-MOFs的电磁波吸收性能及DFT理论计算

图3 SC-MOF基超材料吸波器的设计与仿真模拟优化

图4 3D打印SC-MOF基超材料吸波器实物及吸波性能