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Nature Communications：中国科大珍珠母仿生复合材料同时处理户外设备冷却与抗冲击

顶级刊物论文速递 · 发布 2026-06-22T19:50:00+08:00 · 更新 2026-06-22T19:58:27+08:00

核心结论

Nature Communications 6 月 22 日发表中国科大团队论文，提出珍珠母仿生 “brick-and-mortar” 复合材料，通过组分调控和动态交联，把被动辐射冷却、冲击硬化、阻燃和闭环回收放到同一界面材料中。论文报告材料太阳反射率和中红外发射率均达 0.97，可带来超过 40% 城市冷却节能估计，并在户外设备夹层构型中实现最高 20.5 K 冷却和 97.90% 动能冲击力耗散。

Nature Communications 6 月 22 日发表论文 “Collaborative passive cooling of impact-hardening interfaces enabled by nacre-mimetic design”，DOI 为 10.1038/s41467-026-74755-w。作者来自中国科学技术大学现代力学系、火灾科学全国重点实验室等机构，研究对象是面向户外设备保护的多功能复合界面材料。

这篇论文的核心问题很工程化：户外电子、电力、传感和通信设备既要降温，也要承受冲击、火焰、绝缘和环境老化等多重约束。传统材料往往在热管理、机械缓冲和可持续性之间取舍，例如高反射冷却层可能机械保护不足，高韧性缓冲层又可能热管理效率低。团队借鉴珍珠母的砖泥结构，通过 “brick-and-mortar” 组分调控和动态交联，试图把多物理性能耦合到同一材料体系。

论文摘要给出的关键数字包括：复合材料热各向异性比达到 44.47；在 873 K 火焰下 1 小时保持不可燃，并释放低碳气态产物；在 393 K 条件下太阳反射率和中红外发射率均为 0.97，估算可带来超过 40% 城市冷却能耗节省；材料可抵抗 50 m/s 投射物穿透，闭环回收后仍保持接近原始样品的热-力学性能。团队进一步构建热-机械耦合保护夹层，显示高体积电阻率和低介电常数，最高冷却效果为 20.5 K，并耗散 97.90% 过热户外设备受到的动能冲击力。

它的意义在于把被动冷却从“涂层或表面辐射材料”推进到设备保护界面设计。对于极端高温、户外传感、储能箱体、通信基站和边缘计算设备，热失控、撞击和绝缘安全经常同时出现；若一种界面材料能在可回收前提下兼顾这些指标，可能减少多层材料堆叠带来的厚度、维护和失效复杂度。对材料研究者来说，这也提供了一个从生物仿生结构出发做多物理场协同设计的样本。

需要保留边界。论文目前是开放获取的未编辑版本，后续还会经过出版编辑；摘要数字来自实验和生命周期评估框架，不等同于已经在长期户外服役、规模化生产和不同设备标准中验证。下一步应关注耐候老化、批量制备成本、可回收流程、与现有电气安全标准的兼容性，以及极端冲击和火灾条件下的长期可靠性。

信息来源

可信度说明

来源为 Nature Communications 论文页，可核验发表日期、DOI、作者机构、摘要指标、开放获取许可、补充信息和源数据入口；属于同行评议论文但页面提示为 early access 未编辑稿。本文对应用场景的判断基于论文摘要中的户外设备保护描述，不代表已商业化部署。

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