2024年6月，南京大学现代工程与应用科学学院的朱嘉教授及其团队，成功研发了一种基于金纳米颗粒自组装的类皮肤超材料，实现了在黑暗环境中的可见光和红外双波段隐身。这项创新成果为具有灵活多波段调制能力的类皮肤超材料提供了新的设计范式，其相关成果近日发表在国际学术期刊《科学·进展》上。

隐身技术的核心目标是使物体与周围环境相融合，以降低被探测设备如相机、红外热成像仪和雷达等发现的可能性。随着探测技术的进步，单一波段的隐身技术已无法满足实际需求，因此多波段兼容的隐身技术变得尤为重要。

为了在夜间或外太空环境中实现伪装，隐身材料需要具备高可见光吸收率以及低红外发射率。朱嘉教授的团队通过开发一种基于金纳米颗粒自组装的中空柱结构，成功实现了这一目标。该结构在不同尺度上的特征单元主导了不同波段的光学特性。在长波红外波段，光学性质主要取决于金的总体填充比；而在中红外和可见波段，光学吸收性质则分别由亚波长中空柱的多重散射效应和金属纳米颗粒的局域表面等离激元效应主导。

通过精细的结构设计，基于中空柱的多级结构能够实现可见光、中波红外和长波红外波段的协同调制。实验中，团队利用简单的自下而上的模板自组装法，制备出了理想的类皮肤隐身材料。这种材料在可见波段的吸收率达到了0.947，而在中波/长波红外波段的发射率分别低至0.074和0.045。

除了在光学特性上表现出色，这种类皮肤超材料还具有超薄厚度和周期性的通孔，使其能够与人体手指紧密附着，实现在可见和红外探测下的隐身效果。此外，由于其极低的红外发射率，该材料在高温环境下也表现出优异的红外隐身效果。例如，将其应用于模拟的飞机引擎上，可以将发动机的辐射温度从约674 K降至约353 K，显著提升了高温环境下的隐身性能。

朱嘉教授的团队首次提出并构建了具有可见光至长波红外波段宽带调制能力的多级三维全金属结构，这一结构设计策略具有普适性，可以扩展到其他金属体系。这种类皮肤超材料具备灵活的多波段调制能力、高制造通量、优异的粘附性和透气性以及出色的高温伪装性能，预计将在多场景/功能伪装和热调节等实际应用中发挥重要作用。

研究团队还预期，未来这种基于单层中空柱的薄膜可以与其他材料结合，实现更多波段兼容的伪装和5-8 μm范围内的散热，从而进一步扩展其应用场景。