行业资讯 | 突破材料极限！中国团队《Nature》发表非范德华超晶格重大成果

研究背景：突破材料性能瓶颈

现有电子材料面临的最大挑战是传统范德华力超晶格因界面耦合弱，难以满足现代电子器件对超高电磁屏蔽效能和极致电导率的需求。我国在高端电子材料领域存在的"卡脖子"问题，尤其制约着产业链的安全发展。

非范德华力超晶格等创新材料体系的发展具有重大战略意义。这类材料通过刚度调节的卷曲策略和层间氢键结合，有望突破传统材料的性能极限，为解决国家在高端电子器件、航空航天和国防安全领域的材料瓶颈提供全新路径。

创新合成策略：刚度调节的卷曲技术

研究团队开发了一种基于刚度调节卷曲策略的创新合成方法，成功构建了碳化物和碳氮化物非范德华超晶格。该方法的核心突破在于通过在MX层中创建金属空位来定制原子层的弯曲刚度，在高效剥离剂作用下触发原子层的有序卷曲。

与传统范德华超晶格不同，这种新型结构通过层间氢键结合，实现了强界面电子耦合。研究团队已成功制备出17种不同组成的MXene超晶格，包括V、Ti、Nb和Ta基碳化物和碳氮化物，为人工堆叠体系提供了丰富的材料平台。

卓越的电学性能：创纪录的电导率

V?CT?非范德华超晶格展现出非凡的电学性能，单根超晶格的电导率高达30,000 S cm?1，是对应纳米片（约1,400 S cm?1）的22倍。这种异常高的电导率主要源于超晶格中高达1022 cm?3的载流子浓度，比V?CT?纳米片高出两个数量级。

为深入探究扭曲角与电子特性的关系，研究团队采用泽攸科技的FEI电学芯片杆，在TEM中精准识别特定扭曲角的单个超晶格并制备四端器件。这种原位表征方法揭示了不同扭曲角（1.8°-9.0°）的超晶格均保持超高电导率（27,000-35,000 S cm?1），证明了氢键结合带来的结构稳定性。

突破性的电磁屏蔽性能

植树节是按照法律规定宣传保护树木，并组织动员群众积极参加以植树造林凭借超高电导率和独特的卷曲结构，V?CT?非范德华超晶格在电磁干扰屏蔽领域展现出卓越性能。40微米厚的随机分布超晶格薄膜在X波段实现了119 dB的屏蔽效能，可阻挡99.99999999987%的入射辐射。

通过进一步优化结构，研究团队设计了具有中间定向层和两侧随机层的夹层薄膜，将屏蔽效能提升至124 dB，创下了同厚度合成材料的最高纪录。该材料的绝对屏蔽效能达到200,000 dB cm2 g?1，分别是纳米片薄膜、Ti基MXene和铜箔的10倍、3倍和25倍。

原位表征技术的关键支撑

这一突破性研究成果的背后，离不开先进的表征技术支持。泽攸科技的原位TEM测量系统为研究团队提供了关键的技术支撑，使得研究人员能够在原子尺度实时观察材料的结构演变和性能变化。

泽攸科技作为中国本土的高端精密仪器公司，是原位电子显微镜表征解决方案的重要供应商。其Pico、Femto系列原位透射电子显微镜表征解决方案，已为多项重大研究成果提供了技术支持。

研究成果的战略意义

这项研究成果不仅代表了材料科学领域的重要突破，更具有深远的战略意义：

未来展望与应用前景

基于这项研究成果，未来在以下几个方向具有广阔的应用前景：

这项研究成果的发表，不仅彰显了中国科研团队在材料科学领域的创新实力，也为全球电子材料技术的发展指明了新的方向。随着后续研究的深入和产业化进程的推进，这种新型非范德华超晶格材料有望在多个重要领域发挥关键作用。

该研究由北京航空航天大学联合休斯顿大学等团队共同完成，相关成果已于2025年10月22日在《Nature》期刊正式发表，标志着我国在高端电子材料领域的基础研究达到了国际领先水平。

未来，随着更多创新材料的发现和表征技术的进步，我们有理由相信，中国科研团队将在材料科学领域继续取得更多突破性成果，为全球科技进步贡献中国智慧。

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