南开大学马儒军教授团队Joule：基于方波温度的主动柔性阵列超快热伪装

高分辨率、高帧率以及多波段技术的发展，使现代战场更加“透明”。可见光和红外波长探测由于其高帧率和低成本的优势而广泛应用于军事和日常生活中。此外，在这两种探测方法的基础上，对可见-红外波长融合检测技术进行了广泛的研究，实现了对目标的高速、高精度、高可靠性全天候探测。通过相应的伪装技术可以大大降低目标的可探测性，然而在现有的探测技术下，常用的静态伪装技术难以根据快速变化的环境进行调整，增加了目标暴露的风险。因此，设计一种可穿戴的、像素化的、可定制形状的可见光-红外波段伪装装置，实现全天候的瞬时主动伪装，仍然是一个重大挑战。

南开大学马儒军教授课题组设计了一种基于方波温度的主动柔性矩阵超快热伪装装置(图1)，通过逐层制备的工艺将能够对电压变化瞬间响应产生温度变化的电卡效应功能层与能够维持稳定温度的焦耳加热功能层相结合，通过电压的协同控制，实现了热伪装装置温度的类方波信号变化。这种热伪装装置的温度变化速率最高可达3.8 × 10⁻³ s/K，比仅施加焦耳热的温度变化速率快三个数量级。

本文进一步研究了热伪装器件的频率、温度以及循环稳定性并进行了阵列化设计(图2)。可以发现，热伪装器件具有良好的频率稳定性（在0.05 Hz^-1 Hz进行工作时可以保持性能的基本稳定），良好的温度稳定性（在环境温度25-45 ℃可以保持性能基本稳定）以及良好的循环稳定性（在0.1的Hz的工作频率下进行＞2 h的持续工作）。通过将多个单元器件集成在PET基底上可以实现阵列化设计以及各单元独立智能控制，展示了其有实现阵列化伪装或红外信号传递的潜力。

基于超快伪装器件的基本性能和结构特点，团队制备了可见光-红外波段伪装“皮肤”(图3)。通过将热致变色材料制备于热伪装器件表面，可以实现温度和表面颜色的瞬间变化的可见光-红外波段伪装单元的制备。进一步的，将其制备成1 × 3 cm有效区域，并分布三种不同颜色热致变色区域的柔性伪装“皮肤”，覆盖到手部进行实际效果测试，其温度和颜色可以实现瞬间变化，有实现人体瞬时可见光-红外波段伪装的应用前景。

该工作以“Flexible active pixel-matrix ultrafast thermal camouflage using square-wave temperature”为题发表在国际知名期刊《Joule》。文章通讯作者为马儒军教授，第一作者为在读博士研究生薄轶文，该研究得到国家自然科学基金委以及科学技术部的支持。

该工作是马儒军教授团队近期关于高性能柔性热管理材料结构设计与应用的最新进展之一。马儒军教授目前为南开大学材料科学与工程学院智能热管理实验室负责人，近年来在主动/被动制冷材料、柔性热电材料与器件、高性能柔性导热复合材料、能源转换材料与器件等多学科交叉领域取得了一系列重要的研究成果，并以通讯或第一作者发表在Science (2篇), PNAS, Nature Communications, Joule (2篇), Chemical Society Reviews, Advanced Materials (4篇), Energy & Environmental Science, Advanced Energy Materials (2篇), Nano Letters (7篇), ACS Nano (2篇)等国际知名期刊上。实验室拥有先进的材料制备平台以及电学、热学等测试系统，并围绕国家重点研发计划项目等多项课题，展开新能源与智能热管理技术方向的研究。团队现诚招材料、化学、物理、电子等相关专业背景的博士后，欢迎有志之士将个人简历（pdf）发送至马儒军教授邮箱malab@nankai.edu.cn，邮件标题请注明：“应聘博士后+本人姓名+博士毕业院校”，对于符合要求并通过初审者，将会通知安排面试。招聘启事在岗位招满前有效。