更多电动/全电动飞机发动机的发展对机载电子设备的性能和可靠性提出了前所未有的要求。这些设备负责电源管理、控制和健康监测，可在高温、强烈振动和冷却能力有限的极端环境中运行。高效的热管理至关重要，因为过热会严重降低电子元件的性能和使用寿命，甚至可能导致系统故障。与此同时，发热的电子设备外壳和散热器所发出的高红外信号对隐身能力构成重大威胁，使其容易被红外探测系统探测到。传统的热管理材料，如铝合金，具有优异的导热性，但红外发射率高，在散热和红外隐身之间形成了一个两难困境。此外，许多现有的红外隐身解决方案主要侧重于调节发射率，通常是以牺牲热性能、环境耐久性或实际可制造性为代价的，从而限制了它们在动态、恶劣运行环境中的适用性。因此，开发集高热导率和低红外发射率于一体并具备优异环境耐久性的新型复合材料，已成为推进下一代航空电子技术的关键研究重点。
目前，现有的电子封装材料中有很多热导率差的材料。例如，常用的环氧树脂热导率较低，温度升高会缩短设备的半衰期。虽然铝的热导率极佳，但其高红外发射率使其容易被红外系统探测到。研究表明，通过特定的微纳结构设计或与其他功能材料复合，可以在保持基体金属优异热传导性能的同时实现红外隐身效果。二氧化锡（SnO2）是一种重要的宽带隙半导体材料，不仅因其可广泛调节的红外反射率而著称，还因其能够精确调节红外辐射输出而备受关注。其中，SnO2颗粒与金属铝之间的界面尤为重要，因为它既能消散设备产生的热量，又能对红外辐射进行强选择性吸收。近年来，纳米复合材料的出现使得设计多效材料成为可能，这些材料通过控制SnO2颗粒的形状、尺寸和空间排列来优化热导率和红外隐身性能。SnO2/Al复合材料的发展面临两大挑战。首要挑战是高界面热阻，这会降低系统的热传导效率；其次是材料在恶劣环境中的耐久性以及大规模生产中的困难也阻碍了其实际应用。因此，目前迫切需要一种材料策略，不仅要解决热-红外悖论，还要确保坚固性和可扩展性，以超越当前最先进系统的性能妥协和加工复杂性。为了减少界面热传导，将SnO2涂层施加于铝基底上形成叠加结构。随后通过表面微纳米结构化进一步增强所得复合材料的耐久性，旨在提高整体材料性能。这种方案有望在不影响红外隐身性能的情况下实现良好的热性能，有可能会降低界面热阻并进一步提高复合材料的耐久性。
近期，南昌航空大学殷祚炷团队、广东海洋大学薛名山团队通过喷涂法，在铝基材上成功制备了一种具有高热导率和红外隐身性能的超疏水复合涂层。
通过将SnO2颗粒和多壁碳纳米管以不同的质量比混合，然后加入分散剂、粘合剂和低表面能改性剂POTS，均匀分散后喷涂在铝基材表面，获得SnO2/CNTs复合涂层。
所制得涂层的水接触角为159.4°，表现出优异的疏水性。该涂层具有优异的导热性能，在8-14μm的大气窗口内，该涂层将平均红外发射率从0.85降低到0.51，理论上减少了约40%的辐射信号，显著降低了红外特征。该涂层还表现出优异的环境耐久性，在机械磨损、极端pH值和高达140°C的温度下仍能保持疏水性。此外，该涂层还具有优异的自清洁和防污性能。
本研究制备的多功能涂层在热管理、红外隐身以及恶劣环境下的表面防护方面具有巨大的应用潜力。
(a)铝基材制备示意图；(b)SnO2/Al复合材料示意图。
相关研究成果以“ Multifunctional superhydrophobic SnO2/CNTs composite coatings via spray deposition for simultaneous high thermal conductivity and infrared stealth for aerospace avionics”为标题发表在《Progress in Organic Coatings》上。
如需查看原论文，请关注公众号后扫描下方二维码添加涂涂获取。【声明】版权归原作者所有，建议感兴趣者阅读原文，感谢您的支持和关注。欢迎转发和转载，请在显著位置标明出处。欢迎您提出宝贵建议，任何事宜请联系管理员。长期招聘编辑、投稿及合作请扫描下方二维码。
10个月宝宝每天需要喝多少奶粉？
