近日,校区材料科学与工程学院钟博教授团队在雷达-红外协同隐身材料研究中取得重要进展。团队在二维过渡金属碳化物(TiC MXene)表面接入三原子氧硼氧(OBO)封端,利用偶极-等离极子协同效应,成功实现了雷达-红外协同隐身。相关成果以《偶极-等离极子协同有序三原子封端MXene用于多光谱选择性雷达红外一体化隐身》(Dipole-Plasmon Synergistic Ordered Triatomic-Terminated MXene with Multi-Spectrum Selectivity for Integrated Radar-Infrared Stealth)为题,发表于材料科学领域顶级期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials)。
雷达隐身要求材料能够高效吸收入射的电磁波,而红外隐身则要求材料表面具有低红外发射率以抑制热辐射,两者在物理机制上存在根本矛盾,因此在单一材料体系中难以兼顾双功能设计。如何破解这一难题,成为隐身材料领域的重要挑战。
针对这一问题,团队创新性地构建了有序三原子OBO封端的TiC MXene材料。研究表明,OBO封端可提升TiC MXene的偶极子数量、极化能力,并优化弛豫时间,有效促进电磁波吸收,实现优异的雷达隐身性能。同时,有序三原子OBO封端可与TiC MXene中Ti的3d轨道杂化,形成d-p-π共轭(Ti-O-B-O),显著提高了电子离域能力,使电子分布更加均匀,形成类金属的电子气,从而降低了红外波段的吸收与发射,使材料表现出低红外发射率。该研究结合多种表征手段与理论计算,系统揭示了有序三原子封端结构对电磁波吸收与红外发射的协同调控机制。该成果为破解雷达与红外隐身机制矛盾提供了新思路,也为多频谱兼容隐身材料的设计奠定了重要基础。
哈尔滨工业大学(威海)为论文第一完成单位。材料科学与工程学院硕士研究生杨明昊为论文第一作者,钟博教授、刘冬冬为论文通讯作者。该研究获得国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目支持。(杨明昊)
论文链接:http://doi.org/10.1002/adfm.76616

红外隐身性能机制图