近日，材料科学与工程学院曾小军教授联合上海大学高彦峰教授和复旦大学车仁超教授，指导本院2022级硕士研究生宁娅在顶级期刊《Advanced Functional Materials》（中科院1区Top，IF=18.5，CiteScore：29.5）上发表综述性论文"Multifunctional Electromagnetic Responsive Porous Materials Synthesized by Freeze Casting: Principles, Progress, and Prospects"。

冷冻铸造是一种用于制造多孔材料的制备技术。该方法展示了构建复杂三维（3D）多孔结构和制造多孔复合材料的潜力。然而，冷冻铸造过程相当复杂，在精确控制多孔结构的孔径和形状方面仍然存在重大挑战。本研究旨在研究通过冷冻铸造制备具有三维多孔结构的多功能电磁波（EMW）吸收材料，并深入探讨通过冷冻铸造制备多孔复合材料诱导结构控制的可行性和机制。本研究首先介绍了冷冻铸造技术的基本原理，并研究了制备过程中的内部和外部因素与孔隙率之间的相关性。随后概述了通过冷冻铸造构建新颖复杂的宏观结构（如排列孔结构、纳米孔结构、海绵状结构和层状结构）的新兴趋势。此外，本研究重点关注通过低维单元（0D、1D、2D、3D）的冷冻铸造制造具有各种多孔微结构（包括碳基、磁性、MOF衍生和MXene）的复合材料，及其EMW响应和多功能应用中的性能。通过调控冷冻铸造的内部和外部影响机制，多孔电磁波吸收材料表现出电磁性能操控、结构可控、高孔隙率、高比表面积、轻质和柔性等突出优点。这些特性拓宽了其在电磁屏蔽、机械性能、雷达隐身、隔热防火、柔性传感器、防冻能力等方面的应用。多功能电磁波吸收材料可以满足复杂动态环境的需求，为电子通信、国防安全、航空航天等产业的技术创新和应用提供重要支撑。此外，本研究还讨论了采用冷冻铸造技术制备高性能电磁波吸收材料的挑战和前景。

图1 总结了冰模板的演化过程以及由冰模板制备的气凝胶的多功能特性，并讨论了这些气凝胶在各个领域的广泛应用。

图2冷冻铸造模拟示意图。a）多向冷冻铸造工艺示意图。b）冷冻过程的热力学模拟，包括三个方向的横截面。c）模具内的温度区域分布。

图3 通过冷冻铸造将多维单元制备成复合材料，并对各种复合材料微观结构进行进程总结。

图4 冷冻铸造制备电磁波吸收材料的研制进展。

图5 电磁波吸收材料及其多功能性的研究进展。

图6 使用冷冻铸造制备碳基、磁性、MOFs衍生和MXene复合EMW材料的优缺点

本论文的第一作者为2022级硕士研究生宁娅和曾小军教授，通讯作者为曾小军、沈宗洋和车仁超教授。景德镇陶瓷大学为论文第一单位。值得注意的是，这是我校首篇本校学生一作一单位的顶级期刊论文。

曾小军教授团队长期从事电磁功能材料的研究与应用探索，先后在Advanced Functional Materials、Nano-Micro Letters、Advanced Science、Journal of Advanced Ceramics等国际一流期刊上发表SCI论文70余篇，为学院“材料科学与工程”一流学科建设提供了有力支撑。

以上研究得到了国家自然科学基金、江西省自然科学基金和景德镇市陶瓷产业重大产学研协同攻关和成果转化项目等经费支持。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202414838