金属有机框架基吸波材料组分调控、结构设计与协同损耗机制的研究进展

Research Progress on Component Control, Structural Design and Synergistic Loss Mechanism of Metal-organic Framework Based Absorbing Materials

摘要

金属有机框架材料（MOFs）凭借高比表面积、有序孔隙及组分可调等结构优势在电磁波吸收领域备受关注。当前研究主要围绕磁性金属MOFs、非磁性金属MOFs、导电MOFs及MOFs/新型材料复合体系展开。MOFs基吸波材料的损耗机制呈现多机制协同特征。导电损耗、界面极化与偶极极化共同主导介电损耗，磁性组分贡献磁损耗，多孔结构则通过优化阻抗匹配与增强多重散射发挥关键调控作用。未来需要在深化宽频损耗机制认知基础上协同推进工艺适配性研究与新型构筑策略探索，以加速MOFs基材料在电磁防护与隐身技术领域的实用化进程。

Abstract

Metal-organic frameworks (MOFs) attracted considerable attention in the electromagnetic wave absorption field owing to their structural advantages, including high specific surface area, ordered porosity, and tunable composition. Current research mainly focused on magnetic metal MOFs, non-magnetic metal MOFs, conductive MOFs, and MOFs/new material composite systems. The loss mechanisms of MOFs-based microwave absorbing materials exhibited a multi-mechanism synergistic feature: conduction loss, interfacial polarization, and dipolar polarization jointly dominated dielectric loss, magnetic components contributed to magnetic loss, and porous structures played a critical regulatory role through optimizing impedance matching and enhancing multiple scattering. Future efforts needed to deepen the understanding of broadband loss mechanisms, while synergistically advancing process adaptability research and novel construction strategy exploration, so as to accelerate the practical application of MOFs-based materials in electromagnetic protection and stealth technology fields.

关键词

金属有机框架 / 电磁波吸收 / 吸波机理 / 导电损耗

Key words

Metal-organic frameworks / Electromagnetic wave absorption / Absorption mechanisms / Conductive loss

现代电子信息技术与高端装备发展迅猛，电磁波在通信、探测、制导和信息对抗等领域^[1]的重要性日益提升。然而，随之而来的电磁干扰^[2]、武器装备雷达信号暴露^[3]等问题对电磁波吸收材料提出更高要求^[4]。理想的吸波材料需满足“薄、轻、宽、强”的综合性能，即在较低厚度与密度下实现宽频带范围内的强吸收。铁氧体^[5]、金属微粉、碳基材料等传统吸波材料^[6]在调控介电性能与磁损耗、匹配特定频段等方面常存在成分固定、结构不易精确调控、阻抗匹配设计困难等问题。材料的孔隙结构、界面效应和异质复合方式均会显著影响其电磁参数及吸波性能。因此，发展具有高度可设计性微观结构的新型平台材料^[7]，有望为吸波材料的发展带来变革性机遇。

金属有机框架材料(MOFs)是由金属离子/簇与有机配体组装形成的周期性多孔晶体材料，其结构可设计性、高孔隙率及大比表面积为MOFs及其衍生材料的结构与性能调控^[8]提供了灵活多样的策略。自MOFs材料作为新型吸波剂热解前驱体受到关注以来，吸波材料的新设计策略与优异性能不断被报道，其发展历程大致经历三个阶段。早期研究主要集中于以Fe、Co、Ni基MOFs^[9-10]为前驱体，经高温热解制备碳/磁性金属复合衍生物吸波材料^[11]，初步证实多孔碳骨架与磁性纳米颗粒复合结构在电磁损耗方面的潜力。随后，材料的理性设计与性能优化得到进一步关注，研究重心转向对衍生物微观结构和组分的精细调控。通过形貌调控、异质界面构建^[12]及杂原子掺杂等策略优化电磁参数，材料反射损耗和有效吸收带宽等关键指标不断取得新进展，同时深化了对多重损耗协同机制的理论认知。近年来，MOF吸波材料的研究日趋成熟，性能指标突出，应用范围得到拓展，涌现出本征导电MOFs与二维过渡金属碳/氮化物(MXene)、还原氧化石墨烯(rGO)等材料复合的新体系。研究导向开始向轻量化、耐苛刻环境和多功能集成等实际应用需求聚焦，展现出广阔的发展前景。

1 磁性金属基MOFs

MOFs基吸波材料的研究核心在于通过前驱体设计及衍生转化，协同调控组分、微结构^[13]与电磁参数，以兼顾阻抗匹配与衰减能力^[14]。磁性金属MOFs碳化热解后被还原为磁性金属颗粒-碳材料复合物，最早受到关注^[15]。

1.1 磁-介电协同损耗体系的构建与优化

以Fe、Co、Ni为代表的磁性金属基MOFs衍生碳材料^[16-17]构成当前研究的主体。MOFs衍生材料通常利用热解过程将磁性纳米颗粒^[18]原位嵌入多孔碳骨架^[19]，以构建磁-介电协同损耗体系。有研究围绕钴基沸石咪唑酯骨架材料-67(ZIF-67)设计一系列Co-C复合物，通过在氧化石墨烯基底上原位生长、以多巴胺为碳源构筑中空结构以及引入Ni组分的方式证实碳基质导电性提升、中空腔体的多重反射效应以及Ni对类石墨碳生成的促进作用均可有效优化吸波性能^[20-22]。研究表明，介电损耗与磁损耗的协同及阻抗匹配的改善是实现强吸收(最低反射损耗可达-44.77 dB)与宽频带(有效吸收带宽达6.55 GHz)的关键。

1.2 形貌与孔结构的精细调控

形貌与孔结构的精细调控是提升性能的另一重要维度。TANG等^[23]采用乙酸刻蚀策略在锌基沸石咪唑酯骨架材料-8/ZIF-67 (ZIF-8@ZIF-67)中引入介孔缺陷，发现刻蚀程度可精确调节Co纳米颗粒含量、石墨化程度及吡啶N掺杂水平，进而使有效吸收频段在C至Ku波段间规律性迁移。研究表明，乙酸刻蚀不仅能降低吡啶N含量以减少偶极极化，还能减少石墨碳层数量以抑制界面极化和传导损耗，同时通过提高Co含量增强磁损耗，从而改善Co@C/C的阻抗匹配，实现低频吸波性能。LUO等^[24]则通过调控溶剂组成改变Zn@Co-ZIFs的形貌，证明特定形貌及拓扑结构所诱导的缺陷极化与界面极化是性能差异的本质原因。WANG等^[25]热解FeCo双金属MOF，制得花状CoFe/C。独特的花状形貌为电磁波散射和反射提供丰富路径，导电碳骨架的介电损耗和磁性金属的磁损耗协同优化了阻抗匹配。当匹配厚度为3.7 mm时，最低反射损耗为-61.6 dB；当匹配厚度为2.2 mm时，有效吸收带宽可达6.24 GHz。FU等^[26]通过硫化物转化ZIF-67构筑中空结构，发现硫掺杂引入的氧空位及晶体缺陷可作为强极化中心，显著增强缺陷诱导极化。YANG等^[27]利用聚多巴胺包覆-热解法制得中空叶片状CoZ@C，验证了氮掺杂碳壳对偶极极化的增强作用及中空形貌对阻抗匹配的改善。中空叶片状CoZ@C在16%填充比、1.9 mm厚度下，有效吸收带宽可达5.6 GHz；在1.7 mm厚度下，最低反射损耗为-44.17 dB。

1.3 多组分复合与界面设计

针对衰减能力与阻抗匹配间的固有矛盾，将磁性组分与介电组分在微观尺度复合是有效策略^[28]。DONG等^[29]基于FeSiB纳米晶原位生长铁基对苯二甲酸金属有机骨架材料[MIL-101 (Fe)]，经碳化得到C@FeSiB。MIL-101 (Fe)衍生的碳基复合材料具有高比表面积与介电空腔结构，显著增加了电磁波的传播路径与衰减通道，从而促进界面极化与多重反射损耗机制；衍生碳结构形成导电网络，增强介电极化效应，磁性Fe₃O₄则促进了材料的磁损耗。磁性材料与介电材料的结合优化了阻抗匹配，显著提高了吸波性能，在1.42 mm的匹配厚度下实现了-64.06 dB的最低反射损耗。

吸波材料结构的精准设计与原子级精确的界面构筑对于理解电磁波损耗机制具有重要意义。LIANG等^[30]通过金属离子竞争配位策略合成Cu/Fe-MOF衍生的吸波材料。在MOF结晶生长过程中，利用Cu²⁺和Fe²⁺与配体配位的特异性竞争可调控拓扑结构和金属分布：Cu²⁺通过Jahn-Teller畸变优先占据刚性富N配体的轴向位点，Fe²⁺选择性地与羧酸盐配体形成二维层状次级单元。利用配位特性差异可实现不同金属的空间分离，构建原子级精确的界面。通过控制Cu/Fe前驱体比例可精确调控复合材料的形貌、电子结构与磁导率，为平衡阻抗匹配与衰减效率提供新思路。ZHANG等^[31]设计二维CuFe-MOF，碳化后得到的CF-800材料厚度低于趋肤深度。二维材料可突破Snoek极限，增强磁损耗能力，从而改善阻抗匹配和导电损耗。电磁仿真模拟结果表明，基于该材料的梯度多层周期阵列可将有效吸收带宽扩展至11.65 GHz。

1.4 高导电衍生碳组分的关键作用

设计引入高导电碳材料是降低填充量、提升损耗能力的常用手段^[32]。石墨烯材料虽具有优异的导电性，但存在阻抗匹配性差的问题。CAO等^[33]通过水热-冻干策略设计FeNi-MOF@rGO气凝胶。FeNi-MOF作为电子受体，可接受石墨烯上丰富的电子；石墨烯的电子转移可将MOF的形貌调控为条带状或八面体结构，定向构建丰富的异质结，增强界面极化。优化后的最大有效吸收带宽可达8.32 GHz。YUAN等^[34]首先在氧化石墨烯/氨基功能化UiO-66金属有机框架复合材料(GO/UiO-66-NH₂)上负载Ni纳米颗粒，然后碳化制得ZrO₂/C/rGO/Ni。不同组分之间形成高密度的异质界面，导电损耗、极化损耗、涡流损耗和自然共振协同作用，实现了优异的吸波性能。ZrO₂/C/rGO/Ni在2.7 mm的匹配厚度下，最低反射损耗为-48.39 dB，有效吸收带宽为4.67 GHz。ZHANG等^[35]以Ni-Mn双金属MOFs为模板，原位碳化后形成Ni和MnO纳米颗粒均匀分布的三维碳气凝胶。MnO与Ni的相互作用破坏了Ni的对称电荷分布，促使C/Ni界面形成局部电荷聚集，从而增强了C/Ni和C/MnO界面的极化能力，整体提升了电磁波衰减性能。三维互连的碳纤维网络促进了电阻损耗并优化了阻抗匹配，介电损耗是电磁波衰减的主要因素。

以Fe、Co、Ni为核心的磁-介电协同损耗体系已形成较为成熟的设计策略。其核心方法在于通过热解将磁性纳米颗粒原位嵌入多孔碳骨架，借助形貌调控、异质原子掺杂、空位工程以及与二维导电基元复合等手段在导电损耗、极化损耗与磁损耗三者间寻求最佳匹配方案。乙酸刻蚀引入的介孔缺陷、硫掺杂产生的氧空位、氮掺杂碳壳引发的偶极极化及中空与花状形貌赋予的多重散射路径，均从不同维度印证微观结构与电磁参数间的紧密构效关系。

2 非磁性金属基MOFs

2.1 稀土金属的介电调控作用

稀土及半导体金属基MOFs衍生物^[36]的研究虽相对较少，但其在调控介电响应与引入缺陷极化方面展现出独特优势^[37]。LI等^[38]系统比较一系列RE-MOFs衍生碳材料REO/C (REO=CeO₂、La₂O₃、Nd₂O₃)的电磁波衰减性能。REO/C具有相同的稻草束状形貌，但不同金属组分在电磁波吸收中表现出不同效果。碳骨架中的电子传输赋予复合材料显著的导电损耗能力。稀土氧化物在优化阻抗匹配和调控REO/C材料的介电损耗方面发挥关键作用，其窄带隙特性提高了复合材料的电磁波衰减能力。此外，发达的孔结构显著促进入射电磁波的多重散射，增强电磁波与REO/C的相互作用。衍生碳材料的稻草束状微观结构增强了松弛极化，REO与碳材料间的丰富界面同样促进复合材料的电荷积累，增强界面极化损耗。无定形碳中的大量缺陷与含氧官能团作为偶极中心，促进了偶极极化。CeO₂/C中由Ce⁴⁺向Ce³⁺价态转变产生的氧空位，通过诱导显著的电荷极化弛豫强化了极化损耗。ZHANG等^[39]通过稀土金属(RE)的引入精准调控RE-Ni MOF的拓扑结构和多维空间取向，获得的最低反射损耗为-61.57 dB。稀土及半导体金属基MOFs衍生物在电磁波吸收领域的优势并非单一组分损耗贡献的简单叠加，而是源于导电碳骨架、金属化合物纳米相、异质界面与多级孔结构之间多尺度协同作用的结果。稀土组分的引入不仅通过窄带隙特性优化了介电响应的频率依赖性，其变价行为与伴随的氧空位生成更是将极化损耗机制从传统的界面与偶极极化拓展至电荷弛豫相关的体相损耗贡献。

2.2 半导体金属的多尺度协同设计

CHENG等^[40]将与MOF结构相似的Zn-多酚网络(MPN)在700 °C下碳化得到PC/ZnO，其丰富的多孔结构改善了空气与复合材料间的阻抗匹配，确保入射电磁波能充分进入PC/ZnO孔道。多孔结构为电磁波的多重散射和反射提供充足空间，增大PC/ZnO与电磁波的接触面积。碳骨架形成导电网络，电子可在骨架中自由移动并在外部电磁场作用下产生微电流。电子的热运动可导致电磁波能量耗散。PC与ZnO纳米颗粒间存在大量异质界面，引发界面极化损耗。另外，PC骨架中的缺陷位点与ZnO共同诱导偶极极化损耗。SUN等^[41]在铜基苯三甲酸金属有机骨架材料(HKUST-1)表面生长ZIF-67形成“MOF on MOF”结构，随后经热解、硒化得到CuCoSeCNTs复合材料。热解过程中被还原的Co物种可催化碳纳米管生长，碳纳米管作为金属簇之间的载流子通道，避免硒化造成导电性降低。三聚氰胺作为碳源转变为碳纳米管时引入大量氮位点，打破局部电荷平衡并形成掺杂偶极子位点。硒化物晶体中的空位等缺陷周围电荷分布更不均匀，作为极化中心诱导缺陷相关的极化损耗。Cu₂Se、CoSe₂与碳骨架导电性存在差异，不同界面接触时会导致能带弯曲，形成肖特基异质界面，产生界面极化。半导体硒化物削弱了碳材料高导电性引发的趋肤效应，改善了空气与复合材料间的阻抗匹配。

半导体金属MOFs作为前驱体的吸波材料常发挥双重功能。半导体合适的电导率可有效削弱高导电碳材料固有的趋肤效应，使电磁波能够更充分地进入吸波体内部而非被表面反射，从而改善空气与材料间的阻抗匹配。此外，半导体与碳骨架之间由于功函数差异可形成肖特基异质界面，而半导体化合物晶体中本征的缺陷位点均为空间电荷的局域积累与非均匀分布提供了丰富的极化中心，显著增强了介电弛豫强度。从多孔形貌到碳纳米管交织网络的结构层次来看，稻草束状等特殊微观形貌、“MOF-on-MOF”等独特结构调控以及金属原位催化生长的碳纳米管，共同构筑了从纳米到微米尺度的电磁波多重散射路径与导电互联通道，使入射电磁波在材料内部的传输路径延长、相互作用概率增加；碳纳米管作为金属簇之间的载流子桥梁，补偿了部分转化步骤可能造成的电导损失，保证了衰减能力与阻抗匹配之间的动态平衡。

3 导电MOFs

多数MOFs本征电导率与磁损耗性能较差，需要经衍生化才可应用。近年来兴起的本征导电MOFs^[42](cMOFs)则开辟了直接利用MOFs作为吸波材料的新途径^[43]。当前，有关导电吸波MOFs的设计、合成与结构调控的报道不断涌现。一方面，设计合成导电MOFs能够充分利用其拓扑结构的可设计性优势；另一方面，MOFs的导电化改性方法多样，例如在MOFs表面包覆导电聚合物等。

3.1 金属节点与形貌主导的介电性能调控

ZHANG等^[44]发现，调控金属离子比例可改变双金属导电金属有机骨架材料(ZnCu-HHTP)二维双金属cMOF的层间距，从而实现介电特性的可控调节。结果表明，Zn、Cu在Zn3Cu1-HHTP中随机分布，cMOFs的电子结构差异源于二维框架间的层间电荷传输。不饱和配位的金属离子可提高偶极极化，增强介电损耗能力。Zn3Cu1-HHTP在2.95 mm匹配厚度下表现出-81.28 dB的最低反射损耗，其优异性能主要源于导电损耗、偶极极化以及棒状形貌的各向异性结构。ZHANG等^[45]以Zn、Cu、Co或Ni为金属节点合成棒状导电cMOF，通过金属离子与配体间的π-d共轭效应调节电子离域程度，实现了电导率的精确调控。配体上的不饱和活性位点及官能团引发偶极极化，棒状单晶在交变电场下两端积累极化电荷，形成“微电容器”结构，产生显著的体积极化弛豫。对于不同频段的电磁波吸收，通过简单的金属离子替换即可实现。WANG等^[46]在不同合成条件下以Ni(NO₃)₂·6H₂O和2,3,5,6-四氨基苯醌(TABQ)为原料合成块状和花状两种形貌的Ni-TABQ。块状Ni-TABQ-1具有比花状Ni-TABQ-2更高的结晶度和更强的导电性，在2~18 GHz范围内，Ni-TABQ-1的最低反射损耗为-62.68 dB，而Ni-TABQ-2的吸波性能较差，反射损耗未低于-10 dB。Ni-TABQ-1具有良好的阻抗匹配，块状形貌相互接触形成的局部导电网络具有微电容效应；Ni-TABQ-1中丰富的π-d共轭化学键使自由电子能在化学键平面结构内传输和跃迁，实现高效的导电损耗。最后，Ni-TABQ-1中大量的不饱和键、极性官能团、相界面及微电容器均可作为极化位点诱导极化损耗。

3.2 异质界面的多重损耗与吸波机制的理论拓展

ZONG等^[47]以立方体形貌的Cu₂O为模板，通过表面刻蚀生长Cu基导电MOF得到Cu₂O@Cu-HHTP。结果表明，Cu-HHTP层中含有共轭键和丰富的官能团，改善了Cu₂O@Cu-HHTP的介电性能。该材料在13.6~17.0 GHz频段的最低反射损耗为-33.4 dB，该性能与匹配厚度无关。导电聚合物可提高MOFs的导电性。吴佳乐^[48]先合成管状聚吡咯(PPy)，再原位生长Cu-HHTP，设计核壳结构。PPy的衰减常数显著大于Cu-HHTP，其引入有助于提高材料电导率，增强导电损耗；宏观管状的核壳结构有利于电磁波在材料内部的多次反射；核与壳之间丰富的异质界面增强了界面极化。GREEN等^[49]首次从宏观干涉角度阐释Fe-MOF的吸波机制，指出Fe-MOF高电磁波吸收能力的关键在于微观偶极旋转、磁共振和宏观干涉作用的协同。通过整合传统微观角度下的偶极旋转/磁共振机制提出的新型微波吸收理论能够准确预测材料的吸波性能。

cMOF凭借其本征的框架导电性、可精准调控的金属节点与配体组合以及多样化的微观形貌，逐渐开辟一条有别于传统MOF衍生碳材料的吸波材料设计新路径。传统设计策略依赖惰性气氛高温热解构建碳导电网络，而cMOF体系直接利用配体与金属离子之间的π-d共轭效应实现可控的电导率，使MOFs基吸波材料的设计思路提升至分子乃至原子层次的电子结构设计。金属离子比例的精细调节不仅改变了二维层间距与晶格参数，更从根本上重构了层间电荷传输的效率与电子离域程度^[45-46]，从而赋予材料在宽频范围内对介电常数的精准调控能力。各向异性形貌在交变电磁场中表现出的“微电容器”效应与体积极化弛豫，证明了结构带来的独特损耗贡献。这种形貌诱导的特殊极化路径为突破单一导电损耗或偶极极化的性能上限提供了新思路。此外，以刻蚀模板法或包覆导电聚合物等手段构筑的核壳异质结构通过界面工程丰富了极化类型，同时以特殊形貌延长了电磁波在材料内部的传播路径，实现多重散射衰减与阻抗渐变之间的协同优化。

4 MOFs与MXene等新材料的复合应用

4.1 复合体系的构建

将MOFs与MXene等二维材料^[50]复合，可构建多层次异质界面与三维导电网络。LEI等^[51]以FeCo-ZIF为前驱体制备rGO/MXene/FeCoC纳米复合气凝胶。该气凝胶的三维多孔结构能够提供更多电磁波传输路径，通过多次反射和散射衰减电磁波。MXene片层与FeCoC形成丰富的相界面，引发界面极化效应；碳骨架缺陷及表面官能团作为极化中心，产生偶极极化；碳基导电网络可产生电流，带来导电损耗，增强介电损耗。同时，FeCoC还具有磁损耗作用。介电损耗与磁损耗的协同效应使rGO/MXene/FeCoC的阻抗匹配良好，能够将更多电磁波滞留在材料内部实现耗散。CHEN等^[52]采用碱溶液处理MXene使其表面形成蜂窝状微结构，进而原位生长ZIF-67后碳化处理，最终得到MXene/CNTs/Co (MCC-70)。ZIF-67的引入可形成多孔导电碳骨架与具有磁损耗特性的金属Co。ZHENG等^[53]利用可控嵌入策略在MXene层间原位生长CoNi-MOF，经碳化获得MXene/CoNi@C。研究发现，碱处理后的蜂窝状MXene可构建更丰富的异质界面和活性位点，介电损耗与磁损耗的协同效应实现了优异的电磁波屏蔽性能。

4.2 复合吸波材料的结构优势

将MOFs及其衍生物与MXene、石墨烯等二维导电基元复合组装，已成为构筑高性能电磁波吸收与屏蔽材料的一种极具前景的策略。该策略的核心优势在于通过跨维度的结构设计将MOFs衍生的多孔碳骨架、磁性金属纳米颗粒、二维片层的高导电网络以及多级异质界面集于一体，从而在单一材料体系中同时实现多重损耗机制的并行运作与阻抗匹配的协同优化。MXene或rGO片层提供了长程连续的电子传输通道，显著增强了复合材料的导电损耗能力，与MOF衍生碳骨架共同构成三维互联导电网络，使感应微电流能够在更广空间范围内耗散电磁波能量。此外，MOFs碳化衍生的多孔结构不仅是电磁波多重散射的物理载体，延长了电磁波在材料内部的传播路径，其衍生出的金属纳米颗粒与二维片层之间所形成的丰富异质界面还诱导了强烈的界面极化弛豫，将电磁能转化为焦耳热。FeCoC、CoNi合金等磁性组分使复合材料的损耗机制从单纯的介电损耗拓展至磁损耗范畴，自然共振与涡流损耗的引入不仅补充了低频区的衰减能力，也通过磁-介电协同效应有效调节了材料的特征阻抗，使更多入射电磁波得以进入吸波体内部而非在表面被反射，这是介电型或磁损耗型材料难以独立实现的综合优势。

5 结论

通过精细的组分剪裁与结构调控，研究人员成功构筑一系列高性能吸波材料，充分挖掘MOFs在异质界面、导电网络及多级孔隙构筑方面的优势。相关研究仍主要集中于MOFs衍生碳材料，其吸波机理具有多机制协同的特点。导电碳骨架的导电损耗、多相异质界面的界面极化、缺陷与杂原子诱导的偶极极化共同实现介电损耗；磁性纳米颗粒的自然共振和涡流损耗贡献磁损耗；多孔结构则在优化阻抗匹配和增强多重散射方面发挥不可替代的作用。多种损耗机制的协同作用辅以阻抗匹配的精细调控，共同赋予MOFs衍生碳材料优异的宽频强吸收性能。

尽管成果丰硕，但MOFs基吸波材料在基础研究与实际应用上仍需要关注以下3个方面：第一，宽频响应机制与损耗机理的跨尺度研究。当前研究多聚焦于特定单一波段的强吸收，而对跨波段协同衰减机制的理解尚显不足。未来研究不应只追求吸收带宽的数值叠加，可借助同步辐射X射线吸收精细结构谱等动态表征手段，结合第一性原理计算，深入阐明电子在特定界面及缺陷位点的输运与极化弛豫行为。从原子及电子尺度揭示宽频响应的物理本质，将有助于突破当前以经验试错为主的研发范式，推进宽频及多频隐身材料的理性设计。第二，材料成型工艺与服役环境稳定性研究。实验室小规模粉体所展现的优异反射损耗性能，在面向大面积涂层或复杂结构件应用时，常因分散工艺、基体相容性差异及环境老化等因素而产生显著衰减。后续研究应关注并解决工程化应用中的共性难题：一方面，开发与工业涂装工艺相兼容的浆料流变调控方法，维持材料在成型过程中的介孔结构完整性；另一方面，应建立模拟真实服役环境的动态性能衰减评价方法。第三，非碳化策略探索。现有研究体系高度依赖MOFs的高温碳化衍生路径，该策略在引入高比表面积的同时，常伴随骨架收缩、金属位点团聚及材料脆性增大等问题。为充分发挥MOFs的结构与性能优势，可探索通过原子层沉积或拓扑转换等技术，将MOFs直接作为功能构筑单元与陶瓷或高分子基体进行复合，在保留MOF有序孔道结构的同时，发展结构功能一体化的新型材料体系。

MOFs基吸波材料的研究由实验室向工程应用过渡。通过深化跨尺度损耗机理认知、突破宏量制备与成型工艺瓶颈、拓展多体系融合的设计边界，MOFs有望在新一代电磁防护及先进隐身技术领域获得重要应用。

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基金资助

山东省自然科学基金项目(ZR2024QE293)

山东省重点研发计划项目(2025JMRH0204)