《中国学者发现新型红外隐身材料》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2019-04-10
  • 中国科学院苏州纳米所张学同研究员领导的科研团队,最新发现一种红外隐身材料。这种新材料坚固、轻便、可折叠,可以在不需要额外能源的情况下躲过红外探测仪的“法眼”,应用前景广阔。  自然界中的一切物体,都会辐射红外线。物体辐射红外线能力的大小,和其表面温度直接相关。因此无论白天黑夜,红外探测仪都可以测量到目标与背景间的辐射差,得到不同物体的红外图像。现有的红外隐身技术原理通常是改变目标热辐射特性,但这些隐身材料大多有耗能持续、应用范围窄、反应慢等不足。  此次研究中,技术人员想要发明出一种可以适应不断变化的温度,且不需要额外耗能的红外隐身材料。他们首先制造了一种坚固但柔软的纳米纤维气凝胶薄膜,这种薄膜具有优异的隔热性能。将这种薄膜用相变材料聚乙二醇(PEG)浸泡并进行防水处理,就得到一种轻薄、坚固、柔韧,但红外隐身性能优异的复合新材料。  由于纳米纤维气凝胶薄膜本身是一种良好的绝热材料,而聚乙二醇受热时会储存热量并软化,凝固时又释放热量后重新硬化,在模拟太阳光照下,覆盖目标物的复合薄膜可以从太阳吸收热量,达到抑制升温目的,就像周围环境一样,使得目标物体对红外探测仪“隐形”。当夜晚来临,薄膜又能缓慢地释放热量,以匹配周围环境。此外,选用合适厚度的气凝胶薄膜覆盖在发热目标与相变复合薄膜之间,也能做到让发热物体“隐身”。  “新材料不仅可以用于红外隐身,还可以用作电子隔热材料、电池隔膜材料等,我们预测应用前景会非常广阔。”张学同说。  相关研究成果已于近日发表在《美国化学学会·纳米》上。

相关报告
  • 《中国学者同时发6篇Nature》

    • 来源专题:科技大数据监测服务平台
    • 编译者:dingxq
    • 发布时间:2019-03-06
    • 最近几年,随着国内科研水平的提高,中国基础科学研究进步显著,在很多领域都取得了非常多的研究成果,在国际顶尖学术期刊上中国科学家发表的高水平学术论文也越来越多,包括著名的Nature、Science、Cell等学术期刊。 2019年开年,国内高校和科研机构三大期刊发文表现依然优异。2月28日,Nature更新了最新的科研成果,中国学者实现大爆发,共发表6篇,包括以主要完成单位发表的4篇和参与单位发表的2篇。 值得一提的是,国内外三个课题组同时报道了开发电子拓扑材料目录这一重要研究成果,而且三个课题组都有国内学者的身影。三个课题组一个来自中国科学院物理研究所的科学家,一个来自南京大学和美国哈佛大学的科学家,还有一个来自美国的普林斯顿大学、西班牙巴斯克大学和德国马克斯-普朗克研究所的科学家……
  • 《我国学者发现二维层状MoSi2N4材料家族》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2020-08-14
    •  在国家自然科学基金项目(批准号:51325205、51725103、51290273、51521091)等资助下,中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心任文才研究员、成会明院士团队与陈星秋研究员、孙东明研究员合作,发现了全新的二维层状MoSi2N4材料家族。研究成果以“层状二维MoSi2N4材料的化学气相沉积(Chemical vapor deposition of layered two-dimensional MoSi2N4 materials)”为题,于2020年8月7日在线发表于《科学》(Science)期刊上。论文链接为:https://science.sciencemag.org/content/369/6504/670。   以石墨烯为代表的二维范德华层状材料具有独特的电学、光学、力学、热学等性质,在电子、光电子、能源、环境、航空航天等领域具有广阔的应用前景。目前广泛研究的二维层状材料,如石墨烯、氮化硼、过渡金属硫族化合物、黑磷烯等,均存在已知的三维母体材料。探索不存在已知三维母体材料的二维层状材料,对于拓展二维材料的物性和应用具有重要意义。   此前,研究团队发明了双金属基底化学气相沉积(CVD)方法,制备出了多种不同结构的非层状二维过渡金属碳化物晶体,如正交碳化钼(Mo2C)、六方碳化钨(WC)和立方碳化钽(TaC),并发现超薄Mo2C为二维超导体(Nature Materials, 2015)。然而受表面能约束,富含表面悬键的非层状材料倾向于岛状生长,因此难以得到厚度均一的单层材料。   该团队最新研究发现,在CVD生长非层状二维氮化钼(MoN)的过程中,引入硅元素可以钝化其表面悬键,从而制备出一种不存在已知母体材料的、全新的二维范德华层状材料MoSi2N4,并获得了厘米级单层薄膜。单层MoSi2N4包含N-Si-N-Mo-N-Si-N 7个原子层,由两个Si-N层夹持单层MoN(N-Mo-N)构成。进一步发现,该材料具有半导体性质(带隙约1.94 eV)和优于MoS2的理论载流子迁移率,还表现出优于MoS2等单层半导体材料的力学强度和稳定性;通过理论计算预测出了十多种与单层MoSi2N4具有相同结构的二维范德华层状材料,包含不同带隙的半导体、金属和磁性半金属。   该工作不仅开拓了全新的二维层状MoSi2N4材料家族,拓展了二维材料的物性和应用,而且开辟了制备全新二维范德华层状材料的研究方向,为获得更多新型二维材料提供了新思路。 图1. CVD生长二维层状MoSi2N4 图2. 二维层状MoSi2N4的原子结构、电子结构及其光学、电学和力学性质 图3. 理论预测的二维层状MoSi2N4材料家族