脉冲激光微推进 (PLMP) 为微型航天器提供了一条有希望的途径，但传统推进剂在平衡效率和稳定性方面面临挑战。武汉大学、河南省科学院和普渡大学的研究人员提出了一种光学推进超结构策略，利用金属有机骨架 (MOF) 生成石墨烯金属超结构 (GMM)，显著提高了 PLMP 性能。

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A) PLMP 机理说明以及基于 MOF 的 GMM PLMP 的可能应用。B) GMM 的制备示意图。

MOF 由金属阳离子或与有机配体配位的簇组成，可作为创建混合结构的理想前体，将碳和金属成分的优点结合起来。通过利用超快激光与 MOF 相互作用，研究人员能够在空气环境中合成具有精确控制的金属纳米颗粒尺寸、石墨烯层和颗粒间间隙的 GMM。这些 GMM 表现出卓越的特性，包括高光吸收效率、增强的能量传输和更好的材料稳定性。

在 GMM 中，石墨烯充当金属纳米粒子的有效载体，通过局部等离子体共振 (LPR) 促进强光物质相互作用。这种相互作用显著增强了激光能量的吸收和转换，这对于提高 PLMP 系统的性能至关重要。对石墨烯基质内金属纳米粒子的尺寸和分布的精确控制还可以防止聚集并提高电子转移效率，从而进一步提高推进剂的整体效率。

实验与数值分析表明，GMM-(HKUST-1)的比冲达到1072.94 s，烧蚀效率达到51.22%，单位质量冲量推力达到105.15 µN µg −1，超越了传统推进剂。

这些超结构的平均粒径约为12纳米，密度为0.958克/厘米−3，光吸收效率高达99%，并且在大气和潮湿条件下保持稳定性。

石墨烯纳米层有效吸收和转换激光能量，而金属纳米结构增强光物质相互作用，促进能量转移和材料稳定性。

这些发现表明，基于 GMM 的光学推进策略可以推进微型航天器推进和能源系统，为各个领域带来重大进步。