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北化汪曉東教授/劉歡副教授團隊 AFM：低發(fā)射率、隔熱和控溫協(xié)同的三明治結構復合材料在高溫下的長效紅外隱身
2023-10-11  來源：高分子科技

  北京化工大學材料科學與工程學院汪曉東教授／劉歡副教授團隊在《Advanced Functional Materials》上發(fā)表了題為“Long-Term Infrared Stealth by Sandwich-Like Phase-Change Composites at Elevated Temperatures via Synergistic Emissivity and Thermal Regulation”的研究論文。




  隨著紅外探測儀智能化程度和精準度的不斷提高，軍用設備領域對紅外隱身材料的要求越來越高。然而，目前大多數(shù)紅外隱身材料是通過降低目標表面的紅外發(fā)射率或調控目標表面溫度來實現(xiàn)紅外隱身，如涂覆低發(fā)射率涂層、使用氣凝膠隔熱材料等，這種單一調控方式無法滿足高溫目標長期紅外隱身的應用需求。


  本研究構建了一種基于MXene膜、交聯(lián)聚酰亞胺氣凝膠及其與赤蘚糖醇復合的三明治結構功能復合材料，將低發(fā)射率、隔熱和控溫三者相結合，實現(xiàn)了目標物體在高溫下長效的紅外隱身效果。此三明治結構復合體系中，最下層為各向異性氣凝膠層，其特殊的層狀堆疊結構和極低的熱導率，可隔絕高溫物體大部分熱量的傳輸；中間層為氣凝膠相變復合材料層，利用赤蘚糖醇的顯熱和潛熱的吸收，保證復合體系的動態(tài)溫度調節(jié)能力；最上層為MXene膜，為體系表面提供了極低的紅外發(fā)射率。三明治結構復合材料在250、300、350、400和450 ℃的熱臺上加熱2.5小時，三明治表面的紅外探測溫度僅為38.6、43.2、49.7、53.7和66.1 ℃，顯著降低了高溫目標的熱輻射溫度。此外，MXene膜在X-波段的總電磁屏蔽效能為65.58 dB，約72.3% 的入射電磁波通過MXene膜時被衰減，賦予三明治結構復合材料優(yōu)異的電磁干擾屏蔽性能。此項研究為實現(xiàn)高溫目標物的長效紅外隱身提供了一種有效的途徑。


圖1 三明治結構復合材料示意圖及MXene膜的制備流程與性能


圖2 聚酰亞胺氣凝膠的基本特性


圖3 三明治結構復合材料的高溫紅外隱身及電磁屏蔽性能


圖4 三明治結構復合材料的高溫紅外隱身機理及實用場景


  北京化工大學材料科學與工程學院碩士研究生敬建偉為論文的第一作者，汪曉東教授和劉歡副教授為本論文的通訊作者，北京化工大學為唯一完成單位。該項研究工作得到了中央高；究蒲谢鸷蛧易匀豢茖W基金的支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202309269

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（責任編輯：xu）
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