在航空航天与国防装备领域,高能激光辐射带来的极限高温极易破坏防护材料。传统隔热材料要么反射率低导致吸热过快,要么导热太慢导致局部烧穿,难以应对复杂的强光热冲击。
近日,发表在《Nature Communications》上的一项研究成果带来了突破。华东理工大学马辉煌团队通过三通道静电纺丝技术,成功研发出一种核壳结构的陶瓷纳米纤维膜(SBF)。研究团队创新性地将“二氧化硅(SiO₂)外壳”与“高结晶氮化硼(BN)纤芯”结合,实现了防护性能的全面升级。
在防护机制上,外壳SiO₂在1064 nm波长下可实现接近100%的高反射率,能将绝大部分激光能量直接反射出去;内部BN纤芯则具备极高的导热性,能将残留热量迅速沿平面向四周扩散,有效防止局部高温过热。与此同时,由于纳米纤维在膜内呈交织分布,热量难以透过膜厚度方向传递,从而有效保护了底材不受灼伤。
测试表明,该纤维膜不仅在1500℃以上的高温下仍能保持结构稳定,更可承受高达29 kW/cm²的高功率激光照射而不被穿孔,同时兼具优秀的柔韧性与抗拉强度。马辉煌团队的这项研究成功打破了传统陶瓷材料“反射与导热不可兼得”的瓶颈,为下一代高能激光防护及极端高温下的防火隔热系统设计提供了全新方案。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-026-73159-0#article-info