新型柔性纳米纤维材料结合了强大的微波吸收能力和出色的隔热性能

最近，中国科学院合肥物理科学研究所黄竹林教授领导的一个研究小组成功合成了一种具有超低导热性和优异电磁波吸收性能的柔性纳米纤维毡

研究结果发表在《材料学杂志》上

随着现代技术的快速发展，人们对能够有效吸收电磁波，同时在极端条件下轻便、耐热、耐用的材料的需求越来越大。然而，目前的碳基材料虽然被广泛使用，但在恶劣环境中往往存在阻抗匹配差和性能有限的问题

为了克服这些挑战，研究人员设计了一种新型ZrO2/ZrB2/C（氧化锆/二硼化锆/碳）纳米纤维毡。通过将ZrO2和ZrB2掺入碳纤维中，他们成功地解决了纯碳的高导电性引起的过度电磁波反射问题。这种多组分复合结构大大改善了阻抗匹配，并增强了材料在宽频范围内吸收电磁波的能力

这种新材料实现了-54 dB的最大反射损耗和3.1 GHz的宽吸收带宽，表明其具有出色的微波吸收能力。此外，理论计算表明，ZrO2/ZrB2组分促进了界面处的电子转移，增强了界面极化——这是有效衰减电磁波的关键机制

进一步的模拟还证明了该材料的雷达隐身能力，显示了其减少雷达波散射的能力，这是隐身应用的一个基本特征

除了电磁性能外，该材料还显示出卓越的隔热性能。其复杂的多界面结构充当热流的屏障，而其表面特性则增强了散热。因此，该材料在1100°C下实现了仅0.016 W·m-1·K-1的超低导热性，这是此类材料中报告的最低导热性之一

该团队表示，这项研究为设计适用于复杂和极端环境的多功能微波吸收材料开辟了一条新途径 More information: Chengwan Yang et al, Flexible ZrO2/ZrB2/C nanofiber felt with enhanced microwave absorption and ultralow thermal conductivity, Journal of Materiomics (2024). DOI: 10.1016/j.jmat.2024.100988