Nieuw flexibel nanovezelmateriaal combineert sterke magnetronabsorptie met uitzonderlijke thermische isolatie

Onlangs heeft een onderzoeksteam onder leiding van prof. Huang Zhulin van de Hefei Institutes of Physical Science of the Chinese Academy of Sciences met succes een flexibele nanovezel gevoeld met ultralow thermische geleidbaarheid en uitzonderlijke elektromagnetische golfabsorptie -eigenschappen.

De bevindingen zijn gepubliceerd in de Journal of Materiomics.

Met de snelle vooruitgang van moderne technologieën, is er een groeiende vraag naar materialen die elektromagnetische golven efficiënt kunnen absorberen en tegelijkertijd lichtgewicht, warmtebestendig en duurzaam zijn onder extreme omstandigheden. Huidige op koolstof gebaseerde materialen, hoewel veel gebruikt, hebben echter vaak last van slechte impedantie-matching en beperkte prestaties in harde omgevingen.

Om deze uitdagingen te overwinnen, ontwierpen de onderzoekers een nieuwe ZRO₂/ZRB₂/C (zirkonia/zirkonium diboride/koolstof) nanovezel vilt. Door ZRO op te nemen₂ en ZRB₂ In koolstofvezels hebben ze met succes de kwestie aangepakt van overmatige elektromagnetische golfreflectie veroorzaakt door de hoge geleidbaarheid van zuivere koolstof. Deze composietstructuur met meerdere componenten verbeterde de impedantie-matching aanzienlijk en verbeterde het vermogen van het materiaal om elektromagnetische golven over een breed frequentiebereik te absorberen.

Het nieuwe materiaal bereikte een maximaal reflectieverlies van -54 dB en een brede absorptiebandbreedte van 3,1 GHz, wat wijst op uitstekende microgolfabsorptiemogelijkheden. Bovendien onthulden theoretische berekeningen dat de ZRO₂/ZRB₂ Componenten bevorderen elektronenoverdracht op de interfaces, waardoor grensvlakpolarisatie wordt gestimuleerd – keymechanismen voor efficiënte elektromagnetische golfverzwakking.

Verdere simulaties demonstreerden ook de radar stealth -capaciteit van het materiaal, waaruit blijkt dat het vermogen om radargolfverstrooiing te verminderen – een essentieel kenmerk voor stealth -toepassingen.

Naast de elektromagnetische prestaties vertoonde het materiaal ook uitzonderlijke thermische isolatie -eigenschappen. De complexe multi-interface-structuur werkt als een barrière voor warmtestroom, terwijl de oppervlakte-eigenschappen de dissipatie van de warmtestraling verbeteren. Als gevolg hiervan bereikte het materiaal een ultralow thermische geleidbaarheid van slechts 0,016 W · m^-1· K^-1 bij 1.100 ° C, een van de laagste gerapporteerde voor dergelijke materialen.

Deze studie maakt een nieuw pad vrij voor het ontwerpen van multifunctionele microgolf-absorberende materialen die geschikt zijn voor complexe en extreme omgevingen, volgens het team.