孔杰教授团队半导体MOF基宽频吸波超材料的研究成果

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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。

图1 Co-Cu双金属SC-MOFs的结构表征

        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
        文章来源：西北工业大学
        孔杰，西北工业大学教授/博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，洪堡学者，教育部新世纪优秀人才，陕西省“三秦学者”特聘教授及创新团队带头人，英国材料矿物与矿业学会Fellow，入选科睿唯安全球高被引科学家（交叉领域）；现担任超常条件材料物理与化学教育部重点实验室副主任、陕西省高分子科学与技术重点实验室主任、中铁高铁电气装备股份有限公司-西北工业大学先进高分子材料联合实验室主任。1999-2004在西北工业大学获得高分子材料与工程学士，材料学硕士、博士学位；2006-2010在香港理工大学、德国Bayreuth大学从事科研工作，2011年起在理学院、化学与化工学院担任教授。主要从事超支化高分子设计合成及在高温吸波材料、透波介电材料、陶瓷前驱体、增材制造中应用的研究工作。主持国家自然科学基金（6项）等国家级项目9项；以第一或通讯作者在Nat. Commun.、Adv. Funct. Mater.、Macromolecules等期刊发表论文130余篇，引用11000余次，H-Index为50+；已获授权发明专利20余件；获教育部技术发明二等奖（排名第1）等省部级科技奖4项。担任中国复合材料学会介电高分子复合材料与应用专业委员会常务副主任、学术交流工作委员会副主任，Engineered Science副主编、Adv. Compos. Hybrid Mater.、IET Nanodielectronics编委等。