多波段兼容伪装是光电隐身领域的核心研究方向，现有隐身材料难以同时实现可见光蓝色调伪装与中红外高透过特性，且高温环境下易发生相变、光学性能劣化，限制高温场景装备应用。二维层状稀土锰氧化物具备独特层间电子调控结构，可同步调制可见光吸收与红外光子传输行为，是理想的多波段兼容隐身介质。常规锰酸盐粉体热稳定性差，高温下晶体结构坍塌，无法满足持续服役需求。本文制备高热稳定二维 YMnO₃材料，实现可见光蓝色伪装与中红外透明一体化功能。二维层状晶体结构赋予材料稳定的光学响应窗口，高温区间晶体构型维持不变，规避传统隐身材料热失效缺陷。该工作突破单一波段伪装局限，为高温多光谱兼容隐身涂层提供新型二维功能介质，拓展稀土层状氧化物在光电伪装领域的应用路径。
蓝色对于航空航天环境中的可见光伪装来说是非常理想的，而有效的中红外伪装需要在热探测下不干扰底层辐射边界的表层。在高温下同时实现这两个功能仍然具有根本的挑战性，因为导致蓝色可见光外观的电子过程与晶格极化和声子介导的光学响应有着内在的耦合，这通常会破坏中红外透明窗口的稳定性。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，与华中科技大学姚永刚教授合作，在Nature Communications上发表了题为“Thermally stable 2D YMnO3 enabling blue visible camouflage with mid-infrared transparency”的论文。通过微波冲击合成实现二维六边形YMnO3系统，克服了这一长期存在的限制，该系统集成了热稳定性、蓝色可见光外观和中红外透明度。非平衡合成在动力学上稳定了低维氧化物结构，其中尺寸限制抑制了长程极化贡献，而刚性Mn-O多面体单元增强了短程键合。这些协同效应减少了纵向和横向光学声子之间的分裂，抑制了Reststrahlen带的扩展，使可见光着色即使在高温条件下也能与中红外伪装共存。这项工作建立了一种基于结构的非平衡策略，用于解耦热稳定氧化物中的可见光和红外光学约束，为高温、交叉光谱伪装材料提供了一种通用范式。
图1 | 蓝色着色与中红外（MIR）透明度之间的权衡关系及两种解耦途径
图 2 | 微波冲击合成及二维YMnO₃纳米片的多尺度验证
图 3 | 二维 YMnO₃ 涂层与薄膜的宽带光学响应及红外辐射-热行为
图4 | 基于前驱体比例调控的Y-Mn-O薄膜蓝色外观及相关光学响应
图5 | 蓝色、中红外透明YMnO₃涂层在航空航天领域的应用：兼具双波段伪装性能与高温耐受性
本研究解决了在高温环境下使用的材料中，蓝色可见光着色与中红外（MIR）伪装特性之间长期存在的矛盾。通过将这一矛盾归因于晶格极化驱动的声子-光学耦合效应，研究证实：伴随可见光颜色调制而出现的中红外透明度丧失并非材料本身的偶然缺陷，而是结构层面固有的物理限制。借助微波冲击合成技术，在六方二维YMnO₃体系中成功突破了这一限制——非平衡态结构稳定化既可同时抑制长程极化效应，又能增强热稳定性氧化物晶格中的短程键刚性。除展示具体材料实现方案外，研究结果还揭示了一种通过协同调控维度约束与局部键刚度来解耦可见光与红外光学响应的通用机制。明确指出可见蓝光着色与保持中红外透明窗口之间的对应关系，为结构优化提供了基于理论预测而非经验优化的评判标准。更广泛而言，本研究表明：非平衡加工能够触及热力学平衡条件下无法实现的光-声学调控领域，从而将跨光谱伪装从受权衡限制的问题转变为可设计的物理框架。这些见解为航空航天及相关技术领域高温功能表面的研发开辟了新机遇，该领域需要同时实现外观、热辐射和结构稳定性的控制。
