我科學(xué)家研制出新型氣凝膠材料
文章來源：新能源網(wǎng) 更新時(shí)間：2024-11-13 16:42:03
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科技日報(bào)合肥11月12日電 （記者吳長鋒）12日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校俞書宏院士團(tuán)隊(duì)提出一種雙重防護(hù)材料的設(shè)計(jì)策略，設(shè)計(jì)并制備了一種兼?zhèn)鋭?dòng)態(tài)電磁波吸收性能和熱防護(hù)的功能碳彈簧（FCS）氣凝膠材料。相關(guān)研究成果日前發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《先進(jìn)材料》。
電磁波污染和熱損傷對精密儀器構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，這一威脅在航空航天領(lǐng)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(shí)常面臨著一個(gè)以往研究中常常被忽略的矛盾：熱防護(hù)效果與材料厚度呈正相關(guān)，而電磁波吸收只能在特定厚度下達(dá)到最佳效果。因此，目前的研究難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)電磁波吸收效率和熱防護(hù)效果的平衡。 針對電磁波吸收與熱防護(hù)性能共同優(yōu)化中的關(guān)鍵沖突，研究團(tuán)隊(duì)制備的FCS材料，以其獨(dú)特的仿足弓長程層狀多拱微觀結(jié)構(gòu)使其電磁波吸收性能可調(diào)，并具備優(yōu)異的熱防護(hù)能力。通過調(diào)整壓縮應(yīng)變從0%到50%，該材料的可調(diào)有效吸收帶寬可達(dá)13.4吉赫茲，覆蓋了測量頻譜的84%。值得注意的是，在75%應(yīng)變時(shí)，吸收帶寬降至0吉赫茲，展現(xiàn)出新穎的吸波“開—關(guān)”切換能力。其超低的垂直熱導(dǎo)率和“面內(nèi)高熱導(dǎo)，面外低熱導(dǎo)”的各向異性熱傳導(dǎo)機(jī)制賦予FCS卓越的熱防護(hù)效果。數(shù)值模擬表明，F(xiàn)CS在熱防護(hù)方面優(yōu)于常見的蜂窩結(jié)構(gòu)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(hù)材料數(shù)據(jù)庫，直觀展示了該材料和設(shè)計(jì)策略的優(yōu)越性。 科研人員表示，這項(xiàng)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(hù)特性的多功能氣凝膠材料發(fā)展的沖突，而且進(jìn)一步提出了一個(gè)新的設(shè)計(jì)范式。其所提出的隔熱材料數(shù)據(jù)庫和“電磁—熱”雙重保護(hù)材料數(shù)據(jù)庫，也為直觀的性能比較提供了標(biāo)準(zhǔn)。 |
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