双重防护材料的革新：功能碳弹簧气凝胶同步实现电磁波吸收与热防护

近日，一项引人注目的科研突破诞生在中国科学技术大学的实验室中。
该大学俞书宏院士团队打破传统设计思维，提出了一种双重防护材料的设计策略，并成功研发出一种兼具动态电磁波吸收性能和热防护的功能碳弹簧（FCS）气凝胶材料。
这一创新成果在国际学术期刊《先进材料》上发表。

电磁波污染和热损伤是现代精密仪器面临的两大难题，尤其在航空航天领域，这两种威胁表现得尤为显著。
功能性气凝胶材料因同时具备吸收电磁波和隔绝热量的特性，为解决这两大难题提供了良好的前景。
现有的研究往往难以在电磁波吸收和热防护之间取得平衡。
对此，俞书宏院士团队进行了深入研究。

过去的研究中，研究者发现优化气凝胶材料的热防护效果与材料厚度有着直接关联，通常呈正相关。
电磁波的吸收却只能在特定厚度下达到最佳效果。
这一矛盾使得同时实现电磁波吸收效率和热防护效果的平衡变得困难。
针对这一问题，俞书宏院士团队通过创新的设计策略，成功制备了功能碳弹簧（FCS）气凝胶材料。

FCS材料的独特之处在于其仿足弓长程层状多拱微观结构，这一结构赋予了其独特的性能。
通过调整压缩应变，该材料的电磁波吸收性能可以实现可调，同时具备了优异的热防护能力。
更令人惊奇的是，该材料的可调有效吸收带宽可达13.4吉赫兹，覆盖了测量频谱的84%。
当压缩应变达到75%时，吸收带宽降至0吉赫兹，展现出新颖的吸波开—关切换能力。

除此之外，FCS气凝胶的各向异性热传导机制也赋予了其卓越的热防护效果。
其超低的垂直热导率和面内高热导、面外低热导的特性，使其在热防护方面优于常见的蜂窝结构和各向同性多孔气凝胶。
数值模拟表明，FCS在热防护方面有着显著的优势。

除了实验数据之外，研究人员还建立了电磁—热双重保护材料数据库，直观地展示了FCS材料和设计策略的优越性。
这一数据库不仅为科研人员提供了一个直观的性能比较平台，也为进一步的研发和应用提供了宝贵的参考数据。

科研人员表示，这项成果不仅阐明了限制具有优越电磁波吸收和热防护特性的多功能气凝胶材料发展的冲突，更提出了一套新的设计策略，打破了传统设计思维。
所建立的电磁—热双重保护材料数据库也为未来的研究提供了有力的支持。

随着科技的不断进步，对于材料性能的要求也在日益提高。
功能碳弹簧（FCS）气凝胶的出现，为实现电磁波吸收与热防护的双重功能提供了新的可能。
未来，这种材料有望在航空航天、电子设备、通讯技术等领域得到广泛应用。
同时，这一研究成果也将激发更多科研人员的兴趣，推动相关领域的研究进一步发展。
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标签： 材料、 防护、 吸收、 电磁波、 研究、

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