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武汉纺织大学徐卫林院士团队:中红外材料的评价标准从“室温光谱”转向“行星热环境”
时间:2026-11-12 11:11:05    来源:先进纤维创新平台  

近日,武汉纺织大学纺织新材料与先进加工全国重点实验室的徐卫林院士、万骏教授、刘可帅教授,在Cell Press出版社旗下期刊Matter&Light上发表了题为“Planetary-relevant high-temperature-resistant mid-infrared materials for extraterrestrial exploration and infrastructure”的论文。张瀚元为论文第一作者,武汉纺织大学为第一完成单位。

该论文面向行星探测、深空任务与地外基础设施建设中日益突出的极端热环境需求,系统提出了行星相关高温耐受型中红外材料的概念框架。不同于传统中红外材料研究主要关注常温光谱性能,该论文强调中红外反射、发射与透过行为必须在高热流、强热循环、真空/低压、氧化还原气氛、尘埃磨蚀与辐照等任务边界条件下保持稳定。

基于这一认识,论文将中红外材料性能从单一光学指标拓展为由辐射物理、热稳定性、缺陷演化、相稳定性与近表面结构共同决定的系统级能力。在物理机制层面,论文从温度、辐射传输与中红外光学响应出发,阐明了自由载流子动力学、声子共振、缺陷介导吸收、表面粗糙化与反应层生长对中红外反射率、发射率和透过率稳定性的影响。

论文按照主导键合特征与光学激发机制,将高温中红外材料划分为共价及超强键合固体、极性陶瓷与声子主导材料、难熔碳化物与超高温陶瓷、适用于氧化行星环境的金属态氧化物、碳基近灰体辐射架构以及新兴各向异性材料平台等类别,并从结构稳定性、光谱功能与环境适应性角度进行系统比较。

论文还将材料体系与具体地外应用场景相结合,讨论其在行星进入与下降热防护、原位表面与大气传感、月面/火星基础设施热管理、行星能源转换、深空光子通信与红外器件中的潜在作用。该综述不仅为高温中红外材料的分类、评价与设计提供了统一框架,也为未来面向地外探测与行星基础设施的耐极端环境辐射材料开发提供了重要理论基础和工程参考。