可重构褶皱表面：面向大温差环境动态热管理与红外伪装的新型智能材料

（编辑推荐）本研究创新性地开发出基于机械应变调控的金褶皱表面，通过预应变工艺和拉伸变形协同改变表面裂纹覆盖率（0.02–0.65）与褶皱形貌，在120%单轴应变下实现宽域红外发射率动态调节（2–20 μm波段），突破现有材料在航天热控（卫星向阳/背阴面±100°C温差）和军事伪装（发动机45–80°C工况）中的辐射调控瓶颈，为极端环境自适应热管理提供新范式。

　　

亮点

我们设计的褶皱表面在2–20 μm光谱范围内展现出0.02–0.65的超宽发射率调节范围——这相当于让材料在红外波段既能"隐形"（低发射率态）又能"发光"（高发射率态）。这种"变形金刚"般的特性源自两个协同机制：拉伸时裂纹像蜘蛛网般蔓延增加光散射，同时褶皱从三维波浪形（wrinkles）被拉平成二维镜面（plain），就像把揉皱的锡纸展开的过程。

可重构褶皱表面的设计与性能

如图1(a)所示，这种"智能皮肤"由柔性Ecoflex?基底和纳米级金薄膜组成。当垂直于初始褶皱方向（x轴）施加拉伸应变时，表面会经历三重变身：① 褶皱振幅先增大；② 达到临界应变后褶皱神奇地消失；③ 继续拉伸则裂纹像干旱土地般龟裂。通过预应变工艺这个"魔法步骤"，我们让材料初始裂纹覆盖率降低到5%（未处理样品约20%），使其最低发射率媲美抛光金属镜面（0.02）。

结论

这项研究像"折纸工程"般精准操控表面拓扑结构，创造了目前机械调谐材料中最宽的发射率调节范围。在模拟卫星轨道极端温差（±100°C）测试中，我们的材料使设备表面温度波动降低63%；在车辆红外伪装场景中，它能像变色龙皮肤般实时匹配背景辐射特性。经过200次拉伸循环后仍保持性能，这种"记忆合金"级的耐久性使其在航天器和军用装备领域具有革命性应用潜力。