第一作者：谢正敏、高志涵

通讯作者：邱军教授、杜江副教授

通讯单位：同济大学材料科学与工程学院、同济大学航空航天与力学学院

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202530008

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在当前国防环境下，飞行器隐身同时面临雷达与红外探测的双重挑战，而二者的物理机制相互制约。目前，能兼顾宽频雷达波吸收、宽温域红外自适应伪装并集成实时传感功能的一体化材料，仍属技术空白。针对该问题，同济大学材料科学与工程学院邱军教授团队通过多维异质结构设计策略，成功构建了MOF/MXene/CF（MMC）复合泡沫材料。该材料通过界面极化、传导损耗、磁损耗及结构散射等多重机制协同作用，实现了优异的微波吸收性能（RLmin = −56.02 dB，EABmax = 7.30 GHz）。同时，借助MXene本征低发射率与多级孔隙结构的热阻特性，材料在25–80℃宽温域内表现出稳定、出色的红外热伪装能力。此外，其弹性导电网络具备高灵敏度压阻响应，可对结构形变与气流扰动进行实时监测。该研究首次在单一体系中集成了雷达隐身、红外伪装与结构自感知三项功能，为发展兼具环境适应性与状态自诊断能力的智能隐身系统提供了可行的材料解决方案。

背景介绍

隐身技术是提升飞行器生存力的关键，但雷达隐身与红外隐身之间存在固有的物理冲突：雷达吸波依赖电磁损耗并伴随焦耳热效应，而红外隐身要求材料表面具有低发射率与良好热绝缘性，以抑制热辐射信号。传统隐身材料大多针对单一波段优化，难以满足多频谱兼容与动态伪装需求。此外，随着无人机系统向智能化发展，仅具备被动隐身功能已不足够，集成实时状态感知与自适应调控能力成为迫切需求。MXene具有高导电性和低红外发射率，MOF衍生物可提供磁性组分与丰富界面，均为多功能集成的理想候选材料。然而，如何将二者与轻质三维骨架结合，在实现雷达 / 红外性能协同的同时植入高灵敏传感功能，仍是极具挑战的前沿课题。

图文解析

图1. MMC复合材料的电磁波吸收性能及电磁参数。

该材料具备宽频强吸收的雷达波耗散能力。当电磁波进入MMC泡沫内部，通过多重反射与散射路径延长，结合异质界面引发的界面极化、偶极弛豫，以及磁性组分的涡流损耗与磁共振等多重机制协同作用，实现了高效的电磁能-热能转换。在优化厚度2.8 mm下，其最低反射损耗达−56.02 dB，3.0mm下有效吸收带宽覆盖7.30 GHz。

图2. MMC复合材料的红外波谱段隐身性能及其自适应性

材料在25–80 ℃宽温域内均表现出优异的红外伪装性能，这主要源于MXene的本征低发射率与多孔碳骨架的热阻特性。红外热成像显示，在热源作用下材料表面温度始终显著低于热源温度，且保持稳定。此外，材料具有快速的电压响应焦耳热特性，可在低电压（8–12.5 V）驱动下于10 s内实现16–34 ℃的主动温区调控，从而支持动态红外辐射调节，适应不同热环境下的隐身需求。

图3. MMC的压阻传感与结构健康监测

MMC8具备高灵敏度与快速响应的压阻传感特性。其导电网络在压缩下发生重构，接触电阻变化导致电流响应，可用于实时监测应变、弯曲与气流扰动。传感器信号保持稳定。将其集成于玻璃纤维增强聚合物表面，可实现结构弯曲
损伤
失效全过程的电信号同步监测，体现出在无人机智能蒙皮中实现“隐身
感知”一体化的应用前景。

图4. MMC雷达-红外隐身和智能感知一体化

总结与展望

本研究成功构建了一种基于MXene/MOF衍生的多维异质结构泡沫材料（MMC），首次将宽频雷达隐身、宽温域红外伪装与实时结构传感三大功能集成于一体。通过0D/2D/3D异质界面的协同设计，不仅有效化解了雷达吸收与红外低发射之间的内在矛盾，更赋予材料自感知与自适应能力。该工作为发展下一代智能隐身蒙皮与多功能自适应伪装系统提供了全新的材料范式。未来可进一步探索材料在极端环境下的稳定性，优化规模化制备工艺，并推动其与能量收集、信息传输模块的集成，最终实现集“隐身-感知-通信-供能”于一体的智能隐身系统，在先进飞行器、自适应伪装装备及高端防护领域展现出广阔的应用前景。

原文信息

Z. Xie, Z. Gao, T. Yu, J. Du, and J. Qiu, “Multifunctional MXene/MOF-Derived Foam for Adaptive Radar-Infrared Stealth and Structural Sensing.” Advanced Functional Material (2025): e30008.