北京
这种碳纳米管混合薄膜的厚度仅为17.5微米。
一种比人类头发还薄的新型薄膜被设计出来，可阻挡99.9999999%的入射雷达波。韩国科学家通过借鉴一种古老的建筑技巧实现了这一点：砖-砂浆砌筑。
在一项合作研究中，韩国材料科学研究院（KIMS）和韩国科学技术研究院（KIST）的研究团队展示了一种超薄混合复合薄膜，可推动隐形、航空航天和日常电子设备的发展。
关键在于将两种此前单独使用时效果不佳的先进纳米材料结合起来。
砖-砂浆策略
现代设备需要同时满足三重需求：有效的电磁屏蔽以防止电子干扰，低红外可见性以躲避热传感器，以及坚固的物理耐久性。
标准金属太重，会随时间腐蚀，而且无法弯折。
为了替代金属，科学家转向碳纳米管（CNT）纤维。CNT轻、坚韧，导电性极佳。遗憾的是，将松散线状纤维组装成大型均匀薄片很困难，而且它们在红外热传感器下会发出强烈的红外辐射。
这个问题借助MXene得到了解决。这种二维纳米材料天然吸收红外光，是热隐身的理想候选材料。但MXene纳米片脆弱、易碎，暴露在真实环境中会迅速降解。
两种材料都无法单独解决这个问题。然而，将两者结合，就能形成强大得多的组合。
由KIMS的Taehoon Kim博士与KIST的Seon Joon Kim博士和Jaewoo Kim博士领导，团队从土木工程中寻找将两种材料锁合在一起的方法。团队用胺基对CNT纤维表面进行化学改性，使其与MXene纳米片形成紧密的分子键。然后将功能化纤维连续穿过MXene溶液，并将它们紧密地并排缠绕。
薄膜的卓越性能
在这种砖-砂浆结构中，取向碳纳米管纤维构成承重结构骨架。MXene纳米片填充这些纤维之间的微观间隙，将它们锁定到位，并防止在物理压力下发生滑移。该设计还在整个材料中建立了不间断的导电网络。
“这项技术的关键在于像砖和砂浆一样，将具有不同特性的纳米材料结合起来，在保留每种材料优势的同时弥补各自的弱点，”Taehoon Kim说。
所得薄膜厚度仅为17.5微米。有趣的是，它的性能指标读起来像是国防承包商的愿望清单。
它在四个关键领域表现出色。该材料提供约90 dB的电磁屏蔽，可阻挡雷达和通信频段中超过99.9999999%的波。其1.02 GPa的拉伸强度与高强度结构钢的机械耐久性相当。
此外，其超低红外发射率抑制热辐射，使物体不被热寻的摄像头发现。该材料的耐高温和耐湿性使其在纯MXene通常会降解的环境中保持完全的工作稳定性。
这种薄膜很薄，因此可以反复弯曲、折叠和扭转，而不会开裂或失去导电通路。
如果得到应用，这种材料的军事用途可能非常巨大。用这种复合材料包裹后，隐形战斗机、侦察无人机和军用飞机可以减轻重量。同时，它还能向敌方雷达和热寻的系统隐藏其电子信号和热特征。
民用领域同样将受益匪浅。随着5G网络扩展和6G研发加速，组件之间的内部电磁串扰成为硬件工程师面临的主要问题。这种超薄材料可以衬在轻薄智能手机、智能手表、可穿戴健康追踪器和可折叠平板电脑内部。它在不增加体积或重量的情况下提供保护。
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