2024年6月，南京大學現代工程與應用科學學院的朱嘉教授及其團隊，成功研發了一種基於金納米顆粒自組裝的類皮膚超材料，實現了在黑暗環境中的可見光和紅外雙波段隱身。這項創新成果為具有靈活多波段調製能力的類皮膚超材料提供了新的設計範式，其相關成果近日發表在國際學術期刊《科學·進展》上。

　　隱身技術的核心目標是使物體與周圍環境相融合，以降低被探測設備如相機、紅外熱成像儀和雷達等發現的可能性。隨著探測技術的進步，單一波段的隱身技術已無法滿足實際需求，因此多波段兼容的隱身技術變得尤為重要。

　　為了在夜間或外太空環境中實現偽裝，隱身材料需要具備高可見光吸收率以及低紅外發射率。朱嘉教授的團隊通過開發一種基於金納米顆粒自組裝的中空柱結構，成功實現了這一目標。該結構在不同尺度上的特征單元主導了不同波段的光學特性。在長波紅外波段，光學性質主要取決於金的總體填充比；而在中紅外和可見波段，光學吸收性質則分別由亞波長中空柱的多重散射效應和金屬納米顆粒的局域表麵等離激元效應主導。

　　通過精細的結構設計，基於中空柱的多級結構能夠實現可見光、中波紅外和長波紅外波段的協同調製。實驗中，團隊利用簡單的自下而上的模板自組裝法，製備出了理想的類皮膚隱身材料。這種材料在可見波段的吸收率達到了0.947，而在中波/長波紅外波段的發射率分別低至0.074和0.045。

　　除了在光學特性上表現出色，這種類皮膚超材料還具有超薄厚度和周期性的通孔，使其能夠與人體手指緊密附著，實現在可見和紅外探測下的隱身效果。此外，由於其極低的紅外發射率，該材料在高溫環境下也表現出優異的紅外隱身效果。例如，將其應用於模擬的飛機引擎上，可以將發動機的輻射溫度從約674 K降至約353 K，顯著提升了高溫環境下的隱身性能。

　　朱嘉教授的團隊首次提出並構建了具有可見光至長波紅外波段寬帶調製能力的多級三維全金屬結構，這一結構設計策略具有普適性，可以擴展到其他金屬體係。這種類皮膚超材料具備靈活的多波段調製能力、高製造通量、優異的粘附性和透氣性以及出色的高溫偽裝性能，預計將在多場景/功能偽裝和熱調節等實際應用中發揮重要作用。

　　研究團隊還預期，未來這種基於單層中空柱的薄膜可以與其他材料結合，實現更多波段兼容的偽裝和5-8 μm範圍內的散熱，從而進一步擴展其應用場景。