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针对单一功能气凝胶无法实时响应环境温度变化、易被红外探测器检测的问题，研究人员制备了具有三明治结构的多功能纤维素气凝胶（MGSCA）。其集成电热转换层、隔热层、热红外伪装层，兼具热管理与红外伪装性能，为相关领域提供新思路。
在现代军事与安防领域，红外探测技术的迅猛发展如同一张日益细密的 “电子网”，让传统单一功能的红外伪装材料逐渐暴露短板。这类材料不仅难以根据环境温度实时调节自身温度，还容易因外界温度波动被热红外探测器精准捕捉，无法在复杂战场环境中为装备和人员提供可靠的隐蔽保护，同时也难以维持人体所需的舒适微环境。如何让伪装材料既能 “隐身” 于红外探测视野，又能像智能调温的 “防护服” 一样自主管理温度，成为材料科学与国防领域亟待突破的关键难题。
为攻克这一挑战，江南大学的研究人员开展了多功能梯度结构复合气凝胶的研究。他们通过层层冻干法与涂层技术，成功制备出具有三明治结构的多功能纤维素气凝胶（MGSCA）。这项研究成果发表在《Carbohydrate Polymers》，为红外伪装与热管理材料的发展开辟了新路径。
研究人员主要采用了层层冻干法和涂层技术。层层冻干法用于构建双层梯度结构的纤维素气凝胶，涂层技术则是将 Cu/PU 混合物均匀涂覆在隔热层表面，确保各层紧密结合。
材料设计与结构表征
研究以羧基纤维素纳米纤维（CNF）为主要成分，分别将 MXene（一种二维过渡金属碳化物，具有优异的导电和导热性能）和 1,2 - 二甲氧基硅烷乙烷（BTMSE）与 CNF 混合，通过层层冻干制备出双层梯度结构的纤维素气凝胶，再在隔热层表面涂覆 Cu/PU 混合物，形成由热红外伪装层（顶层）、隔热层（中层）和电热转换层（底层）组成的三明治结构复合气凝胶。
性能测试与分析
- 电热转换性能：基于 MXene 的电热转换特性，MGSCA 在 6.5V 电压下可快速升温至 70.3°C，展现出高效的电热转换能力，能在寒冷环境中为目标快速升温，维持舒适温度。
- 红外伪装性能：顶层 Cu/PU 层的红外发射率低至 0.361，红外透射率约为 0，反射率达 0.673，可显著降低辐射温度，使目标在热红外探测器下难以被识别，实现有效伪装。
- 隔热性能：中层 CNF@Si 隔热层的热导率低至 0.0319 W?m-1·K-1，能有效阻止内外环境的温度传递，确保内部温度稳定，即使在极端环境下也能维持热舒适性。
综合性能与应用前景
多层复合结构使 MGSCA 集隔热、电热转换、红外伪装等功能于一体。在 harsh 寒冷环境中，它既能通过电热转换为目标提供热舒适，又能利用红外伪装性能躲避探测，实现了多功能协同。研究还验证了其长期耐久性，表明材料在复杂环境下性能稳定，为户外帐篷等安全材料的应用提供了可行方案。
研究结论表明，MGSCA 通过巧妙的三明治结构设计与多材料协同，成功解决了单一功能气凝胶的不足，在热管理与红外伪装领域展现出卓越性能。其兼具高效电热转换、低红外发射率和优异隔热性的特点，为国防军事装备的隐蔽防护、户外极端环境下的人员舒适保障等提供了创新材料思路，推动了多功能气凝胶材料向实际应用的跨越，对提升国防安全与复杂环境下的生存保障能力具有重要意义。
