成果简介
由于红外和雷达探测器具有持续监视和侦察能力，因此对武器装备和人员构成了巨大挑战。传统的单波段隐形装置不足以实现红外和微波波段的双波段探测。为了克服这一限制，本文，华南理工大学Jianhua Guo等研究人员在《Small》期刊发表名为“Ultralight Three-Layer Gradient-Structured MXene/ Reduced Graphene Oxide Composite Aerogels with Broadband Microwave Absorption and Dynamic Infrared Camouflage”的论文，研究提通过两步双向冷冻铸造工艺，然后进行冷冻干燥和热退火，制造出梯度结构的 MXene/还原氧化石墨烯（rGO）复合气凝胶（GMXrGA）。GMXrGA 具有独特的三层结构，每一层都对微波吸收起着关键作用。这种特意设计既提高了微波吸收效率，又增强了材料在动态红外伪装中的有效性。
GMXrGA 的密度极低，仅为 5.2 mg∙cm-3，而且具有超强的抗压性，在最大应变为 80% 的情况下可承受 200 次循环。此外，它还具有卓越的微波吸收性能，在 14.1 GHz（3.9-18.0 GHz）的宽有效吸收带宽（EAB）下，最小反射损耗（RLmin）为-60.1 dB。此外，气凝胶还具有低导热性（约26mW∙m-1∙K-1 ），在50-120 °C的温度范围内具有动态红外伪装能力，可在30秒内实现快速隐蔽。因此，它们在各种应用中具有巨大的潜力，包括智能建筑、可穿戴电子设备和武器设备。
图文导读
图1、a） 梯度结构MXene/还原氧化石墨烯复合气凝胶（GMXrGA）的制造工艺示意图。b） 在蒲公英上的超轻 GMXrGA 的照片。c） GMXrGA 的压缩过程，最大染色率为 90%。
图2、MXene/rGO复合气凝胶的形貌表征
图3、 MXene/rGO复合气凝胶的力学性能
图4、MXene/rGO复合气凝胶的微波吸收性能
图5、a） GMXrGA-1、b） GMXrGA-2 和 c） GMXrGA-3 的 2D RL 等值线图。d） 描述GMXrGA三层结构内潜在吸收机制的示意图。
图6、 MXene/rGO复合气凝胶的动态红外伪装
小结
本文通过双向冷冻干燥和随后的热退火，成功制备出了具有梯度结构的 MXene/rGO 复合气凝胶。所制备的复合气凝胶具有显著的性能，包括 5.2 mg∙cm-3 的低密度、优异的可逆压缩性、出色的抗压疲劳性能（可承受最大应变为 80% 的 200 次循环和最大应变为 50% 的 1000 次循环）以及出色的抗压应变传感性能。在微波吸收性能方面，单层复合气凝胶 MXrGA-6 表现出卓越的性能，厚度为 2.7 毫米时的最小反射损耗（RLmin）为 -67.7 dB。三层梯度结构复合气凝胶 GMXrGA 在 14.1 GHz（3.9-18.0 GHz）的宽频率范围内表现出卓越的微波吸收能力，总厚度为 7.4 毫米。此外，这种复合气凝胶还表现出 26 mW-m-1-K-1 的超低导热率，以及在 40-120 °C 温度范围内出色的动态红外伪装能力，可在 30 秒内实现快速隐蔽。总之，GMXrGA 独特的机械、电磁和热绝缘特性为其在电信基础设施、航空航天技术、医疗保健设备和环境传感设备中的应用带来了巨大前景。
文献：https://doi.org/10.1002/smll.202401755
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