随着5G通信、人工智能与高功率电子设备的快速普及，电磁干扰（EMI）已成为威胁设备稳定性与信息安全的全球性问题。同时，现代国防对雷达-红外兼容隐身材料提出了更高要求，传统单一功能材料已无法满足复杂场景需求。
中国科学院兰州化学物理研究所团队通过多尺度结构设计，将镍（Ni）纳米颗粒、碳纳米管（CNTs）与氮化硼纳米带（BNNRs）构建成三维气凝胶，实现了高效电磁吸收、超低热导率、红外隐身与阻燃性能的协同突破，为极端环境下的多功能隐身材料设计提供了创新方案。
一、实验设计
1. 制备流程
采用“原位自组装-高温处理-碳化”三步法制备CNT/Ni/BNNR（CNB）复合气凝胶：
Ni/BNNR气凝胶制备：将H₃BO₃、三聚氰胺与NiCl₂·6H₂O混合超声，冷冻干燥后在N₂/NH₃氛围中1000℃热解，1500℃退火获得Ni修饰BNNR气凝胶； CNB气凝胶制备：以三聚氰胺为碳源，Ni纳米颗粒为催化剂，800℃热解生长CNTs，形成多尺度层级结构； PDMS浸渍：真空渗透PDMS固化，获得CNB/PDMS弹性体，提升机械稳定性与环境适应性。
2. 关键参数优化
Ni含量调控：通过NiCl₂添加量（1、3、5 mmol）制备CNB-1、CNB-3、CNB-5，CNB-3性能最优； 结构表征：XRD、FTIR、XPS、SEM、TEM等证实Ni纳米颗粒均匀嵌入CNTs，BNNRs形成三维骨架； 密度控制：CNB气凝胶密度低至40.3 mg/cm³，可轻松置于草叶上。
Fig.1：(a) CNB气凝胶制备流程；(b) 超轻CNB气凝胶置于草叶上；(c) XRD图谱；(d) FTIR光谱；(e) Ni 2p高分辨XPS；(f) B 1s高分辨XPS；(g) N 1s高分辨XPS；(h) 磁滞回线；(i) 氮气吸脱附等温线与孔径分布（改编自原文Fig.1）
二、性能表征
1. 电磁吸收性能
反射损耗（RL）：CNB-3在2.83 mm厚度时RL达-57.12 dB，有效吸收带宽（EAB）达6.93 GHz，覆盖5G n79频段（4.4-5.0 GHz）与Ku波段； 阻抗匹配：CNB-3的归一化输入阻抗（Z_in/Z₀）接近1，实现良好阻抗匹配，减少电磁波反射； 损耗机制：导电CNTs网络提供传导损耗，Ni纳米颗粒贡献磁损耗，异质界面诱导极化损耗，多尺度结构增强多重反射。
2. 热管理与红外隐身
热导率：CNB-3的热导率低至0.032 W·m⁻¹·K⁻¹，100℃热板上15 min后表面仍保持低温； 红外隐身：CNB/PDMS弹性体可有效抑制红外辐射，热成像显示其表面温度与背景一致； 阻燃性能：CNB/PDMS在800℃时残留42%质量，远高于纯PDMS的4%，BNNR与CNTs网络形成物理屏障，抑制热传递与挥发物释放。
3. 雷达散射截面（RCS）模拟
远场衰减：CNB-3涂层的RCS值在8.0 GHz时低于-10 dB·m²，显著降低雷达探测信号； 角度稳定性：在-60°至+60°范围内，CNB-3的RCS均保持低水平，展现优异的宽角度隐身性能。
Fig.2：(a) 原始BNNRs SEM；(b) NB-3 SEM；(c) CNB-3 SEM；(d) CNB-3 EDS元素映射；(e) BNNR HRTEM；(f) CNB-3 TEM；(g) CNB-3 HRTEM；(h) CNB-3 SAED（改编自原文Fig.2）
三、机理解析
1. 电磁吸收机制
传导损耗：CNTs形成连续导电网络，自由电子在交变电磁场中迁移产生焦耳热； 磁损耗：Ni纳米颗粒通过自然共振与交换共振，在低频段耗散电磁能量； 极化损耗：CNTs/Ni/BNNRs异质界面的电荷积累诱导界面极化，缺陷与杂原子增强偶极极化； 多重反射：三维多孔结构延长电磁波传播路径，多次反射并转化为热能。
2. 热管理机制
热绝缘：BNNRs的层状结构与CNTs的网络结构形成空气阻隔，降低热传导； 红外隐身：低热导率减少表面温度升高，抑制红外辐射发射； 阻燃机制：BNNRs与CNTs网络作为物理屏障，阻挡热量传递与挥发物扩散，延缓聚合物降解。
Fig.3：(a) 介电常数实部ε'；(b) 介电常数虚部ε''；(c) 传导损耗；(d) 极化损耗；(e) EIS曲线；(f) 衰减常数α；(g) CNT/BNNR与Ni/CNT界面电荷密度差；(h) 涡流损耗系数C₀（改编自原文Fig.3）
四、结论与展望
本研究通过多尺度结构设计，成功制备了CNB复合气凝胶，实现了以下突破：
高效电磁吸收：CNB-3的RL达-57.12 dB，EAB覆盖5G与Ku波段，RCS模拟证实优异隐身性能； 红外隐身与热管理：0.032 W·m⁻¹·K⁻¹热导率，有效抑制红外辐射，800℃时残留42%质量； 环境适应性：PDMS浸渍后保持性能，适用于航空航天等极端环境。
未来研究可进一步优化界面结构，开发智能响应型隐身材料，拓展其在可穿戴电子、国防军工等领域的应用。
原文信息：
标题：Multi-scale nickel embedded carbon nanotube/boron nitride nanoribbon aerogel for integrated electromagnetic wave absorption and thermal infrared stealth
作者：Yibing Lin等
期刊：Advanced Composites and Hybrid Materials
DOI：10.1007/s42114-026-01861-0
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