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南京航空航天大學Guangbin Ji,南京大學Yi Yang,Baoshan Zhang等--磁電協同與多尺度分層結構設計實現靈活多用途微波吸收與紅外隱身兼容
       開發先進的隱身裝置以應對雷達-紅外 (IR) 融合探測和多樣化應用場景的需求日益增加,但由于微波和紅外隱身機制沖突以及功能集成限制,這面臨著重大挑戰。在這里,我們提出了一種多尺度分層結構設計,集成了皺紋 MXene 紅外屏蔽層和柔性 Fe3O4@C/PDMS 微波吸收層。頂部皺紋 MXene 層引起強烈的漫反射效應,屏蔽紅外輻射信號同時允許微波通過。同時,可滲透的微波通過強磁電協同作用被吸收到底部 Fe3O4@C/PDMS 層中。通過理論和實驗優化,組裝的隱身裝置在 X 波段(8 12 GHz)和長波紅外(8 14 µm)波長范圍內實現了近乎完美的隱身能力。具體來說,它實現了 20 dB m2 的雷達截面減小、較大的表觀溫度調制范圍(”T = 70 °C)和 0.35 的低平均紅外發射率。此外,最佳設備還表現出卓越的曲面貼合性、自清潔能力(接觸角 H 129°)和耐磨性(恢復時間 H 5 s)。這種設計策略促進了多光譜隱身技術的發展,并增強了其在復雜和惡劣環境中的適用性和耐用性。
 
 
圖 1. 多尺度分層褶皺 MCF 的設計概念及其雷達紅外兼容隱身應用。
 
 
圖 2. 褶皺 MCF 的形態特征。a MCF 的橫截面 SEM 圖像和數碼照片。b Fe3O4@C/PDMS 的典型 SEM 和 TEM 圖像。c 橢圓形(0.6 M)Fe3O4@C 的 HAADF-STEM 和元素映射圖像。d 立方體(0.0 M)、e 橢圓形(0.6 M)和 f 花生形(1.2 M)Fe3O4@C 的逆快速傅里葉變換、典型 TEM 圖像和 (GPA) 圖案。g 褶皺 MXene 的典型 SEM 和 EDS 圖像。h、i 褶皺 MXene 層的橫截面 SEM 圖像。
 
 
圖3. Fe3O4@C/PDMS的兼容隱身性能。a c Fe3O4@C(0.0、0.6和1.2 M)的2D阻抗匹配色圖。d f Fe3O4@C(0.0、0.6和1.2 M)的典型2D曲線。g i S1、S2和S3的3D阻抗匹配色圖。j 由10 GHz下的CST得出的不同厚度的S1的電磁功率損耗密度圖。k 不同加熱時間(0、10、20和30分鐘)下S1 S3的熱紅外圖像。l 30分鐘內S1 S3的表觀溫度曲線。
圖 4. 褶皺MCF的雷達隱身性能。a S1 S6的RL-f統計曲線。b S1-S6的最佳EAB柱狀統計數據。c S1和S4的復介電常數和磁導率。d S1和S4的介電損耗角正切、渦流曲線、薄膜磁性顯示和Cole Cole圖。e CST模擬示意圖。f RCSmax統計圖。g PEC、S4、S5和S6的RCS模擬曲線。h k PEC、S4、S5和S6的3D雷達波散射信號。
 
 
 
圖 5. 褶皺 MCF 的紅外隱身性能。a 不同觀察角度下熱紅外圖像測量裝置示意圖。b 光滑(左)和褶皺(右)MXene MCF 的熱紅外圖像。c 光滑(左)和褶皺(右)MXene MCF 的表觀溫度曲線。d 室溫下褶皺 MXene MCF(左)和 Fe3O4@C/PDMS 薄膜(右)的數字和熱紅外圖像。e 60 秒內 S4 S6 的表觀溫度曲線。f 不同加熱時間(0、10、20 和 30 分鐘)下 S4-S6 的熱紅外圖像。g 0 30 分鐘內 S4-S6 的表觀溫度統計。h 褶皺和光滑 MCF 的 8 和 14 ¼m 電場分布。i S1-S6 的紅外發射率曲線。 j 8 14 µm 范圍內 S1-S6 紅外發射率柱狀統計。
 
 
 
圖 6. 隱身機制和多功能性。a 雷達紅外兼容隱身性能對比統計圖。b 雷達紅外兼容隱身機制。c 褶皺 MCF 在水中的接觸角和數字圖像示意圖。d 褶皺 MCF 的柔韌性和耐磨性。
  
       相關科研成果由南京航空航天大學Guangbin Ji,南京大學Yi Yang,Baoshan Zhang等人于2024年發表在Nano-Micro Letters(https://doi.org/10.1007/s40820-024-01549-4)上。原文:Magneto-Dielectric Synergy and Multiscale Hierarchical Structure Design Enable Flexible Multipurpose Microwave Absorption and Infrared Stealth Compatibility
原文鏈接:https://doi.org/10.1007/s40820-024-01549-4

轉自《石墨烯研究》公眾號
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