北化汪晓东教授/刘欢副教授团队 AFM：低发射率、隔热和控温协同的三明治结构复合材料在高温下的长效红外隐身

2023-10-11 来源：高分子科技

北京化工大学材料科学与工程学院汪晓东教授／刘欢副教授团队在《Advanced Functional Materials》上发表了题为“Long-Term Infrared Stealth by Sandwich-Like Phase-Change Composites at Elevated Temperatures via Synergistic Emissivity and Thermal Regulation”的研究论文。

随着红外探测仪智能化程度和精准度的不断提高，军用设备领域对红外隐身材料的要求越来越高。然而，目前大多数红外隐身材料是通过降低目标表面的红外发射率或调控目标表面温度来实现红外隐身，如涂覆低发射率涂层、使用气凝胶隔热材料等，这种单一调控方式无法满足高温目标长期红外隐身的应用需求。

本研究构建了一种基于MXene膜、交联聚酰亚胺气凝胶及其与赤藓糖醇复合的三明治结构功能复合材料，将低发射率、隔热和控温三者相结合，实现了目标物体在高温下长效的红外隐身效果。此三明治结构复合体系中，最下层为各向异性气凝胶层，其特殊的层状堆叠结构和极低的热导率，可隔绝高温物体大部分热量的传输；中间层为气凝胶相变复合材料层，利用赤藓糖醇的显热和潜热的吸收，保证复合体系的动态温度调节能力；最上层为MXene膜，为体系表面提供了极低的红外发射率。三明治结构复合材料在250、300、350、400和450 ℃的热台上加热2.5小时，三明治表面的红外探测温度仅为38.6、43.2、49.7、53.7和66.1 ℃，显著降低了高温目标的热辐射温度。此外，MXene膜在X-波段的总电磁屏蔽效能为65.58 dB，约72.3% 的入射电磁波通过MXene膜时被衰减，赋予三明治结构复合材料优异的电磁干扰屏蔽性能。此项研究为实现高温目标物的长效红外隐身提供了一种有效的途径。

图1 三明治结构复合材料示意图及MXene膜的制备流程与性能

图2 聚酰亚胺气凝胶的基本特性

图3 三明治结构复合材料的高温红外隐身及电磁屏蔽性能

图4 三明治结构复合材料的高温红外隐身机理及实用场景

北京化工大学材料科学与工程学院硕士研究生敬建伟为论文的第一作者，汪晓东教授和刘欢副教授为本论文的通讯作者，北京化工大学为唯一完成单位。该项研究工作得到了中央高校基本科研基金和国家自然科学基金的支持。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202309269

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（责任编辑：xu）

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