人造超晶格由石墨烯等原子层通过逐层周期性堆叠或顺序外延生长构建而成，已成为开发性能超越现有材料的新材料的多功能平台。然而，目前所探索的超晶格主要是基于范德华（vdW）超晶格受弱界面耦合的约束，严重制约了超晶格材料的发展与应用。北京航空航天大学材料科学与工程学院杨树斌教授联合宫勇吉教授、汤沛哲教授和中国科学技术大学宋礼教授等人，通过一种全新的“刚度介导”合成策略，打破了传统范德华超晶格的桎梏，创造出一类通过氢键耦合的非范德华超晶格新材料。这类材料不仅本身具有优异的电学性能和角度鲁棒性，其薄膜制品更是在电磁屏蔽性能上达到了全球领先水平，为超晶格材料的研究和应用开辟了全新的方向。相关成果于2025年10月22日以全文Article的形式发表于《Nature》杂志，题目为“Non-van der Waals superlattices of carbides and carbonitrides”。 北京航空航天大学材料科学与工程学院赵麒博士为第一作者，北京航空航天大学材料科学与工程学院杨树斌教授为通讯作者，北京航空航天大学材料科学与工程学院为第一单位。
核心创新点
1.材料体系创新：首次创制出非范德华超晶格。
突破传统限制：传统人工超晶格均基于二维范德华材料，依靠弱范德华力堆叠，层间耦合弱、易受环境干扰。本研究通过“刚度介导滚动”策略，首次成功合成了一类由碳化物和碳氮化物构成的非范德华超晶格。
全新层间耦合机制：该超晶格的层间通过氢键实现强耦合，而非传统的范德华力。这在其层间构建了坚固的导电网络通道。
2.性能与物性创新：实现了卓越的电学性能和独特物性
超高电导率：得益于强氢键耦合带来的强层间电子耦合和高载流子浓度（10²² cm⁻³），该非范德华超晶格表现出约30,000 S cm⁻¹的超高电导率，是传统对应材料（如MXene）的22倍。
角度鲁棒性：与传统范德华超晶格性能严重依赖堆叠角度不同，该氢键型超晶格在不同扭转角度下均能保持超高电导率，展现出无角度依赖性的独特优势。
发现新奇物性：材料还表现出如正向线性磁阻等新奇电/磁输运行为，为新物性探索开辟了道路。
3.应用性能突破：刷新电磁屏蔽效能世界纪录
卓越的屏蔽效能：基于超高电导率和独特的卷曲结构，所制备的非范德华超晶格薄膜在40微米厚度下，实现了124 dB的惊人电磁屏蔽效能，超越了所有已知的同厚度合成材料，刷新了世界纪录。
极高的效能密度：其绝对屏蔽效能（SSE/t）高达200,000 dB cm² g⁻¹，分别是MXene纳米片薄膜和金属铜箔的10倍和25倍，在未来的电子、通讯等领域具有巨大应用潜力。
图1. 非范德华超晶格的制备与形成机制
图2. 非范德华超晶格的原子结构与电子结构
图3. 非范德华超晶格的电/磁输运性质
图4. 非范德华超晶格薄膜的超高电磁屏蔽性能
