开发先进的隐身装置以应对雷达-红外 (IR) 融合探测和多样化应用场景的需求日益增加，但由于微波和红外隐身机制冲突以及功能集成限制，这面临着重大挑战。在这里，我们提出了一种多尺度分层结构设计，集成了皱纹 MXene 红外屏蔽层和柔性 Fe3O4@C/PDMS 微波吸收层。顶部皱纹 MXene 层引起强烈的漫反射效应，屏蔽红外辐射信号同时允许微波通过。同时，可渗透的微波通过强磁电协同作用被吸收到底部 Fe3O4@C/PDMS 层中。通过理论和实验优化，组装的隐身装置在 X 波段（8 12 GHz）和长波红外（8 14 µm）波长范围内实现了近乎完美的隐身能力。具体来说，它实现了 20 dB m2 的雷达截面减小、较大的表观温度调制范围（”T = 70 °C）和 0.35 的低平均红外发射率。此外，最佳设备还表现出卓越的曲面贴合性、自清洁能力（接触角 H 129°）和耐磨性（恢复时间 H 5 s）。这种设计策略促进了多光谱隐身技术的发展，并增强了其在复杂和恶劣环境中的适用性和耐用性。
 
 
图 1. 多尺度分层褶皱 MCF 的设计概念及其雷达红外兼容隐身应用。
 
 
图 2. 褶皱 MCF 的形态特征。a MCF 的横截面 SEM 图像和数码照片。b Fe3O4@C/PDMS 的典型 SEM 和 TEM 图像。c 椭圆形（0.6 M）Fe3O4@C 的 HAADF-STEM 和元素映射图像。d 立方体（0.0 M）、e 椭圆形（0.6 M）和 f 花生形（1.2 M）Fe3O4@C 的逆快速傅里叶变换、典型 TEM 图像和 (GPA) 图案。g 褶皱 MXene 的典型 SEM 和 EDS 图像。h、i 褶皱 MXene 层的横截面 SEM 图像。
 
 
图3. Fe3O4@C/PDMS的兼容隐身性能。a c Fe3O4@C（0.0、0.6和1.2 M）的2D阻抗匹配色图。d f Fe3O4@C（0.0、0.6和1.2 M）的典型2D曲线。g i S1、S2和S3的3D阻抗匹配色图。j 由10 GHz下的CST得出的不同厚度的S1的电磁功率损耗密度图。k 不同加热时间（0、10、20和30分钟）下S1 S3的热红外图像。l 30分钟内S1 S3的表观温度曲线。
图 4. 褶皱MCF的雷达隐身性能。a S1 S6的RL-f统计曲线。b S1-S6的最佳EAB柱状统计数据。c S1和S4的复介电常数和磁导率。d S1和S4的介电损耗角正切、涡流曲线、薄膜磁性显示和Cole Cole图。e CST模拟示意图。f RCSmax统计图。g PEC、S4、S5和S6的RCS模拟曲线。h k PEC、S4、S5和S6的3D雷达波散射信号。
 
 
 
图 5. 褶皱 MCF 的红外隐身性能。a 不同观察角度下热红外图像测量装置示意图。b 光滑（左）和褶皱（右）MXene MCF 的热红外图像。c 光滑（左）和褶皱（右）MXene MCF 的表观温度曲线。d 室温下褶皱 MXene MCF（左）和 Fe3O4@C/PDMS 薄膜（右）的数字和热红外图像。e 60 秒内 S4 S6 的表观温度曲线。f 不同加热时间（0、10、20 和 30 分钟）下 S4-S6 的热红外图像。g 0 30 分钟内 S4-S6 的表观温度统计。h 褶皱和光滑 MCF 的 8 和 14 ¼m 电场分布。i S1-S6 的红外发射率曲线。 j 8 14 µm 范围内 S1-S6 红外发射率柱状统计。
 
 
 
图 6. 隐身机制和多功能性。a 雷达红外兼容隐身性能对比统计图。b 雷达红外兼容隐身机制。c 褶皱 MCF 在水中的接触角和数字图像示意图。d 褶皱 MCF 的柔韧性和耐磨性。
  
       相关科研成果由南京航空航天大学Guangbin Ji，南京大学Yi Yang，Baoshan Zhang等人于2024年发表在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
原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-024-01549-4

转自《石墨烯研究》公众号