具有电磁干扰屏蔽能力的多层可见光/红外伪装复合材料的协同光谱调制与热管理

《Science China-Materials》：Synergistic spectral modulation and thermal management for multilayer visual/infrared camouflage composite with electromagnetic interference shielding capability

　　

摘要

现代侦察系统集成了光学、红外（IR）和雷达技术，实现跨波段协同探测，这使得多光谱伪装成为战场生存的关键。然而，在复杂或极端作战环境中，现有伪装材料仍受限于环境稳定性不足、重量大以及机械柔韧性差，制约了其长期可靠性能。在此，我们设计了一种多层复合材料，由色彩可调的红外透明可见光反射层（VR）、低发射率（low-ε）石墨烯（LEG）层（兼具红外伪装和电磁干扰（EMI）屏蔽功能），以及芳纶纳米纤维气凝胶（ANF）层（提供隔热和柔韧性）组成。VR层提供广泛可调的可见光颜色，实现视觉伪装的同时不影响底层LEG的低发射率特性。LEG层兼具红外伪装和电磁干扰屏蔽能力，而ANF气凝胶则降低了传导至伪装表面的热量。通过隔热与低发射率的协同作用，该多层复合材料在颜色可调的前提下将红外辐射强度降低了40%，有效实现了视觉/红外双波段伪装。此外，该多层复合材料还表现出良好的电磁干扰屏蔽性能以及对腐蚀性介质（包括酸、碱、海水和有机环境）的环境稳定性。本研究为适用于恶劣环境的、环境鲁棒性强的多光谱伪装材料提供了一种新颖的策略。

现代侦察系统集成了光学、红外（IR）和雷达技术，实现跨波段协同探测，这使得多光谱伪装成为战场生存的关键。然而，在复杂或极端作战环境中，现有伪装材料仍受限于环境稳定性不足、重量大以及机械柔韧性差，制约了其长期可靠性能。在此，我们设计了一种多层复合材料，由色彩可调的红外透明可见光反射层（VR）、低发射率（low-ε）石墨烯（LEG）层（兼具红外伪装和电磁干扰（EMI）屏蔽功能），以及芳纶纳米纤维气凝胶（ANF）层（提供隔热和柔韧性）组成。VR层提供广泛可调的可见光颜色，实现视觉伪装的同时不影响底层LEG的低发射率特性。LEG层兼具红外伪装和电磁干扰屏蔽能力，而ANF气凝胶则降低了传导至伪装表面的热量。通过隔热与低发射率的协同作用，该多层复合材料在颜色可调的前提下将红外辐射强度降低了40%，有效实现了视觉/红外双波段伪装。此外，该多层复合材料还表现出良好的电磁干扰屏蔽性能以及对腐蚀性介质（包括酸、碱、海水和有机环境）的环境稳定性。本研究为适用于恶劣环境的、环境鲁棒性强的多光谱伪装材料提供了一种新颖的策略。