面对航空航天、海洋和国防等严苛环境下电磁防护材料极易被腐蚀的瓶颈，西南交通大学材料学院孟凡彬教授团队取得突破性进展。他们创新性地构建了二维/二维（2D/2D）堆叠的 MXene/ZnCo-MoO₄ 层状双金属氢氧化物（LDH）异质结构材料，成功实现了高效微波吸收与长效防腐性能的集成。相关研究成果以“Interfacially Engineered MXene-LDH 2D/2D Heterostructures for Integrated Microwave Absorption and Corrosion Protection”为题，发表于国际知名学术期刊《Nano Materials Science》（中科院一区，IF=17.9）。

传统的 MXene 基吸波材料虽然具备优异的电导率，但在实际应用中往往面临严重的阻抗失配、吸收频带窄，以及在恶劣（氧化/腐蚀）环境中极易降解等致命弱点。为了同时解决电磁性能与环境稳定性两大难题，研究团队提出了一种多功能集成策略，首先利用静电自组装技术，将导电的 MXene 纳米片与 LDH 进行结合，随后通过引入钼酸根（MoO₄²⁻）进行阴离子交换改性。这种设计在微观上形成了紧密互锁的 2D/2D 异质架构，作为电磁损耗中心，不仅极大地促进了界面极化并显著优化了材料的阻抗匹配，其构建的 3D 导电网络还能有效将高频电磁能转化为焦耳热进行耗散。同时，该材料构建了物理与化学双重防腐屏障，这种层层堆叠的结构产生了特殊的“迷宫效应”，极大地延长了腐蚀介质（如水、氧气、氯离子）在材料内部的扩散路径；而且 LDH 还可以作为“智能”离子储库 ，在腐蚀发生时，涂层能主动释放 Zn²+和 MoO₄²⁻离子，在金属底材表面形成致密的钝化膜（如 Fe-MoO₄ 络合物），从源头主动抑制腐蚀进程。实验结果表明，在仅仅 2.1 毫米的超薄匹配厚度下，该复合材料的最低反射损耗达到了惊人的 -46.9 dB，有效吸收带宽更是拓宽至 5.7 GHz ；而在严苛的海洋防腐模拟测试（3.5 wt% NaCl 盐雾环境）中，该材料同样表现出极为卓越的稳定性，经过长达 21 天的持续浸泡，该复合涂层的阻抗模量依然高达 9.31 × 10⁸ Ω·cm² ，与纯环氧树脂涂层相比，其保护效率达到了99.97%。

图1 MXene/ZnxCo LDH复合材料的

设计概念及制备流程示意图

图2 MXene/ZnxCo LDH

在Q235钢板在以下涂层下的EIS阻抗谱

图3 MXene/Zn4Co-MoO4 LDH/EP复合涂层

服役效果及仿真模拟结果

该研究为开发兼具高效微波吸收与长效环境稳定性的电磁防护系统建立了创新设计框架。展望未来，这种2D/2D异质结自组装策略在航空航天、远洋装备及国防安全等严苛领域展现出巨大潜力，尤其是LDH特有的阴离子交换特性，为开发具备“自修复”功能的主动防腐涂层开辟了广阔前景。要将这些实验室成果转化为实际工程应用，关键在于优化规模化涂敷工艺，并着力解决复杂海洋环境下的长期服役难题，重点探究交变应力与湿热环境下MXene的抗氧化性、LDH离子储库的受控释放动力学以及涂层的界面粘附稳定性。未来，通过数据驱动优化组分、开发针对不同基材的定制化体系，以及探索在智能传感和柔性电子中的多功能集成，将有力推动集高效电磁管理与卓越耐久性于一体的下一代智能防护平台的全面发展。

原文链接：10.1016/j.nanoms.2026.02.010

作者简介：

李天，材料学院2022级博士研究生，研究方向主要围绕先进隐身吸波材料设计及应用。近年来累计发表SCI高水平论文30余篇，以第一作者等身份在Adv. Funct. Mater., Adv. Fiber Mater., Small期刊发表论文15篇，累计被引2300余次，H-index 21。获国家奖学金、优秀研究生标兵、优秀共产党员等荣誉奖励。