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我科學家研制出新型氣凝膠材料
2024/11/13 15:09 來源：科技日報 閱讀：1.1萬
12日,，記者從中國科學技術大學獲悉,，該校俞書宏院士團隊提出一種雙重防護材料的設計策略,，設計并制備了一種兼?zhèn)鋭討B(tài)電磁波吸收性能和熱防護的功能碳彈簧（FCS）氣凝膠材料,。相關研究成果日前發(fā)表于國際學術期刊《先進材料》。
電磁波污染和熱損傷對精密儀器構成了嚴重威脅,，這一威脅在航空航天領域表現(xiàn)尤為顯著,。功能性氣凝膠因其吸收電磁波和隔絕熱量的特性，提供了一種具有良好前景的解決方案,。然而,，優(yōu)化這兩種特性時常面臨著一個以往研究中常常被忽略的矛盾：熱防護效果與材料厚度呈正相關，而電磁波吸收只能在特定厚度下達到最佳效果,。因此,，目前的研究難以同時實現(xiàn)電磁波吸收效率和熱防護效果的平衡。
針對電磁波吸收與熱防護性能共同優(yōu)化中的關鍵沖突,，研究團隊制備的FCS材料,，以其獨特的仿足弓長程層狀多拱微觀結構使其電磁波吸收性能可調(diào)，并具備優(yōu)異的熱防護能力,。通過調(diào)整壓縮應變從0%到50%,，該材料的可調(diào)有效吸收帶寬可達13.4吉赫茲,，覆蓋了測量頻譜的84%。值得注意的是,，在75%應變時,，吸收帶寬降至0吉赫茲，展現(xiàn)出新穎的吸波“開—關”切換能力,。其超低的垂直熱導率和“面內(nèi)高熱導,，面外低熱導”的各向異性熱傳導機制賦予FCS卓越的熱防護效果。數(shù)值模擬表明,，F(xiàn)CS在熱防護方面優(yōu)于常見的蜂窩結構和各向同性多孔氣凝膠,。此外,，研究人員建立了“電磁—熱”雙重保護材料數(shù)據(jù)庫,，直觀展示了該材料和設計策略的優(yōu)越性。
科研人員表示,，這項研究成果不僅闡明了限制具有優(yōu)越電磁波吸收和熱防護特性的多功能氣凝膠材料發(fā)展的沖突,，而且進一步提出了一個新的設計范式。其所提出的隔熱材料數(shù)據(jù)庫和“電磁—熱”雙重保護材料數(shù)據(jù)庫,，也為直觀的性能比較提供了標準,。（記者 吳長鋒）