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长期以来，研究人员致力于开发多功能隐形材料，以避开电磁频谱不同部分的检测。然而，在不同的雷达、红外和其他频带实现兼容的隐身性能，是一项重大挑战。针对雷达吸收进行优化的材料和涂料，通常在红外隐蔽方面表现不佳，而红外隐形层可能缺乏雷达波衰减。这种不兼容性源于不同波长涉及的不同吸收机制。
据外媒报道，由江苏科技大学研究人员领导的工作展示了一种突破性可调隐形材料设计，能够利用单一轻量化气凝胶结构提供可调雷达吸收和红外热伪装。受植物叶片多层结构的启发，研究人员利用一维纤维素纤维、二维MXene材料片和液态金属微球的协同组合开发出仿生支架。
由此产生的仿生结构类似于叶子中的表皮、维管束和类囊体结构。它表现出分层的多孔形态，具有从其表面延伸到内部主体的相互连接的空隙。这种复杂的结构布置有利于实现卓越的阻抗匹配，并建立扩展的电磁波传播路径，以实现强宽频带吸收。
此外，只需调整成分的比例，即可轻松修改介电常数、吸收强度、宽频带和波长选择度。异质组件的大界面面积促进产生明显的偏振现象，将冲击辐射消散为热量。
经过优化，在厚度仅为2.77 mm的情况下，在7 GHz范围内的最大雷达反射损耗高达73 dB，明显优于现有市场隐形解决方案。耐久性测试进一步表明，即使在400°C下连续暴露6个月后，该材料仍可保持60%的红外伪装效率。
研究人员认为，MXene薄片上的多巴胺保护涂层增强了抗氧化性，因此可以实现长期的热隐蔽性。该涂层可加强界面结合并减少高温下的结构降解，而整个仿生气凝胶形态中的多尺度通道也有助于对流散热。
值得注意的是，改变样本的架构，有可能实现宏观和微观尺度伪装应用。小材料段可有效掩盖物体的红外信号，如人类四肢和整个飞机机身。同时，被加工成特定形状的样品提供了抗视觉检测伪装。例如，一个放置在模拟坦克上的蚀刻气凝胶片看起来就像是植物的叶子。
甚至在从0到180度扫描角度的模型飞机机身模拟操作条件下，可以证明优异的电磁波吸光度是非常有效的。模拟显示，与未涂有涂层的等效框架相比，雷达横截面减少了超过50 dbm2。这种可调隐形性能有望实现新一代防雷达和红外隐藏防御技术。
鉴于阻碍多功能隐形材料发展的持续挑战，这项研究标志着重要的飞跃。现有方法依赖于多层复合材料或电子调谐超材料，而受生物启发的异质设计范式避开了这一长期限制。重要的是，通过简单的处理，快速迭代原型能够识别优化配置。
凭借成分特性之间的协同作用，单一的多用途气凝胶结构获得可与更复杂的结构相媲美的功能。这非常有利于将此类仿生材料从实验室投入国防应用。经过进一步的发展，可调谐介电常数隐形材料可能会发挥多种作用，如屏蔽敏感电子设备、建筑物或车辆目视隐形。一些专家推测，最终向6G及更高频率的网络过渡，同样可能促进此类雷达波工程材料的发展，以减轻干扰问题。
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