图案化石墨烯褶皱的仿生构筑与多功能柔性隐身材料研究
批准号:
52073302
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
楚增勇
依托单位:
学科分类:
材料多功能集成与器件
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
楚增勇
中文摘要
自然界表面褶皱图案普遍存在于三维曲面上,如突眼蝇的复眼、玫瑰花瓣的乳突、雾姥甲虫背部的棘突等。厘清曲面起皱机理不仅可以更好的理解大自然,还可以指引多功能集成的新型柔性材料与器件。频率选择表面(FSS)是一类可应用于隐身天线罩的二维周期结构,柔性曲面共形FSS是一大发展趋势,尤其是可满足充气式天线罩的需求。课题组前期率先探索了气球收缩法构筑三维曲面石墨烯皱褶技术,在此基础上,本项目拟进一步利用丝网印刷技术,构筑周期结构排列的石墨烯皱褶,实现动态可调的柔性曲面FSS。研究FSS周期结构中石墨烯的开放边界、非球形基底的各向异性收缩对石墨烯皱褶形貌与稳定性的影响,研究仿生的周期结构石墨烯褶皱的多功能集成与兼容能力,构筑基于石墨烯周期结构皱褶的、性能动态可调的、柔性共形的FSS雷达吸波体,通过多轮迭代与实验优化,形成可展示的共形或充气式隐身天线罩、宽带吸波材料,探索其在军民融合领域的应用潜力。
英文摘要
The natural surface wrinkle patterns are commonly found on curved surfaces, such as compound eyes of the fly, papillae of rose petals, and spinous processes on the back of the fog-basking beetle. To clarify the surface wrinkle mechanism can not only contribute to the understanding of the nature, but also guide new flexible materials and devices with multi-functional integration. The frequency selective surface (FSS) is a kind of 2D periodic structure which can be applied to stealth radome. The flexible and conformal FSS is one of the major development trends, especially to meet the needs of inflatable radome. Our group previously explored the construction of three-dimensional curved graphene patterns by using a balloon shrinkage method. On this basis, the project plans to build periodic graphene patterns by using the screen printing technology and realize dynamicly-adjustable, flexible and curved FSS. The open boundary of graphene in the FSS periodic structure and the anisotropic shrinkage of nonspherical substrates will be studied . The multi-functional integration and compatibility ability of the bionic periodic structure will be studied. Flexible and conformal FSS radar absorbers based on the graphene periodic structure will be constructed, whose performance can be dynamically adjusted. After optimized, inflatable stealth radomes and broadband absorbing materials will be finally deomstrated, which may find potential applications in the fields of civil and military engineering.
自然界表面褶皱图案普遍存在于三维曲面上,厘清曲面起皱机理不仅可以更好的理解大自然,还可以指引多功能集成的新型柔性材料与器件。本项目利用不同形状的气球作基底,通过三维收缩法结合丝网印刷等技术,构筑了基于石墨烯皱褶的可曲面共形的频率选择表面,其周期结构可以通过拉伸动态可调,屏蔽性能可以随拉伸而增强;利用聚合物小球作为三维曲面基底,通过受热收缩法构筑了海胆型褶皱小球,进一步周期排列组装成了宽带吸波的轻质超材料;利用导电水凝胶作为弹性基体,设计构筑了基于有机水凝胶的可拉伸岛桥结构的宽带吸波超材料。所构筑的仿生褶皱还可用于焦耳加热、电热除冰、应变传感、纳米摩擦发电机等柔性电子用途。项目通过多轮迭代与实验优化,最终形成了可展示的共形或充气式隐身天线罩、宽带吸波材料,展示了其在军民融合领域的应用潜力。相关成果在Adv Funct Mater、Nano-Micro Lett等高水平期刊发表SCI学术论文9篇,在科学出版社出版《二维材料的褶皱工程》专著1部,在《环境百科》撰写科普文章1篇,申请发明专利5项、获授权4项。
基于新型钙钛矿的大功率激光接收转换器件研究
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批准号:61574172
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项目类别:面上项目
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资助金额:65.0万元
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批准年份:2015
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负责人:楚增勇
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依托单位:
先驱体法微孔BCN纤维的制备、表征与吸附储氢性能
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批准号:51073172
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项目类别:面上项目
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资助金额:37.0万元
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批准年份:2010
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负责人:楚增勇
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依托单位:
富含分子尺度纳米隧道的新型吸附纤维与吸附机理研究
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批准号:50403010
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:22.0万元
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批准年份:2004
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负责人:楚增勇
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依托单位:
国内基金
海外基金