我校疏瑞文教授课题组在电磁吸波材料领域取得系列重要进展

近日，我校疏瑞文教授课题组在金属-有机框架（MOFs）衍生磁碳复合吸波材料方面取得了系列重要进展，相关研究成果已发表于国际著名学术期刊Composites Part B（中科院一区，Top期刊，IF=9.078）、Journal of Colloid and Interface Science（中科院一区，Top期刊，IF=8.128）。

随着电子设备的大量应用和5G通信技术的快速发展，电磁干扰和电磁辐射污染问题日渐突出。电磁辐射不仅影响电子器件的正常工作和使用寿命，也对人体健康产生危害。因而，新型轻质高效吸波材料的开发成为当前材料科学和电子科学与技术领域的研究热点。

《Fabrication of bimetallic metal-organic frameworks derived Fe₃O₄/C decorated graphene composites as high-efficiency and broadband microwave absorbers》（Composites Part B 228 (2022) 109423）论文以氧化石墨烯为模板，通过溶剂热反应首先合成铁锌双金属-有机框架/还原氧化石墨烯前驱体，然后在氩气气氛中高温热解制备四氧化三铁/碳/石墨烯复合材料。研究发现，通过改变前驱体中Fe³⁺与Zn²⁺的摩尔比可以实现碳框架的形貌逐渐由规则八面体向不规则多面体、石榴状演化，且可以调控复合材料的吸波性能。当Fe³⁺与Zn²⁺的摩尔比为1:2、填充比为20 wt.%时，该复合材料具有最优的吸波性能，即最小反射损耗RL_min为-79 dB（99.99999%吸收），有效吸收带宽EAB达5.8 GHz（几乎完全覆盖Ku波段）。

《Preparation of FeNi/C composite derived from metal-organic frameworks as high-efficiency microwave absorbers at ultrathin thickness》（Journal of Colloid and Interface Science 606 (2022) 1918-1927）论文采用溶剂热-高温热解两步法制备铁镍MOFs衍生磁碳复合材料。研究表明，通过改变前驱体中Fe³⁺与Ni²⁺的摩尔比可以调控复合材料的物相组成、微观形貌、磁性能和吸波性能；且获得的复合材料具有轻质、宽频、强吸收和薄厚度的特征。

《Fabrication of bimetallic metal–organic frameworks derived cobalt iron alloy@carbon–carbon nanotubes composites as ultrathin and high-efficiency microwave absorbers》（Journal of Colloid and Interface Science 613 (2022) 477-487）论文以Fe₃O₄微球为模板，采用室温静置老化反应原位生长树叶状钴锌MOFs前驱体，然后高温热解制备氮掺杂钴铁合金@碳‒碳纳米管复合材料。研究发现，通过改变热解温度，可以调控复合材料的组成、物相结构、石墨化度、磁性能、电磁参数和吸波性能。复合材料优异的吸波性能源于CoFe合金的磁损耗、碳纳米管的电导损耗、氮掺杂诱导的偶极极化、多重异质界面极化以及良好的阻抗匹配等的协同作用。

成果展示图（图片由作者提供）

上述研究工作突破了传统磁碳复合吸波材料中磁性组分分散性差、密度大、匹配厚度大和填充比高等瓶颈，为MOFs在电磁吸收领域的应用提供理论依据。

安徽理工大学为论文的第一完成单位，疏瑞文教授为论文通讯作者，化学工程学院硕士研究生李晓慧、吴越、李宁宁等为上述工作的完成做出了重要的贡献。该工作得到了安徽省杰出青年科学基金、安徽省教育厅自然科学研究重大项目、淮南市“50·科技之星”创新团队等项目的支持。