熱控制智能紅外吸波結構.pdf

1、近年來，紅外吸波結構由于具有獨特的電磁諧振特性成為了人工電磁超材料領域的研究熱點。同時，隨著相變材料的快速發(fā)展，其在紅外吸波結構中也得到了廣泛的應用，使得該類材料不僅具有人工電磁超材料的功能特性，而且也變得更加智能化，其研究價值和應用前景也越來越廣闊。本文以經典的金屬-介質-金屬的“三明治”吸波結構為研究對象，采用具有熱致相變特性的VO2薄膜分別作為金屬層和介質層材料，研究了VO2薄膜在不同狀態(tài)下相對介電常數的色散特性，據此設計了具有熱

2、控制特性的智能紅外吸波結構并對其工作機理進行分析驗證。本論文的創(chuàng)新性和相關研究成果主要有以下幾點：
　　（1）研究了相變材料VO2薄膜在金屬態(tài)、半導體態(tài)、相變過渡態(tài)以及復合態(tài)下相對介電常數的色散特性，通過非線性擬合和有效媒質理論，得到所制備VO2薄膜在各狀態(tài)下的相對介電常數及其色散特性，認為所采用的色散模型不僅擬合方法簡單、擬合結果準確度高，而且還適用于具有復合相或雜質相的復合材料。
　?。?）以VO2薄膜分別作為吸波結構的

3、金屬層和介質層，設計了具有熱調控吸波特性的金屬-介質-金屬式的“三明治”式紅外吸波結構。當VO2薄膜為底層的金屬層時，低溫時的吸波結構無明顯吸收峰，且反射率都大于40％，高溫時的吸波結構在3.2μm和7.5μm處存在駐波吸收峰和磁諧振吸收峰；當VO2薄膜為介質層時，低溫時的吸波結構在9.9μm處存在一個較強的寬帶吸收峰，高溫時的吸波結構則在該波段表現出近似高反射的特性，且反射率都大于90%。
　?。?）以雙介質層的“三明治”紅外吸

4、波結構為研究對象，提出了基于駐波和磁諧振耦合機理的寬帶紅外吸波結構設計方法，并制備出了在中心波長8.32μm處具有2.9μm吸收帶寬（吸收率大于80%）的熱控制寬帶紅外吸波結構。這種方法對制備工藝要求簡單，并且能夠通過簡單地調整結構參數來改變吸收峰的位置。
　?。?）基于所設計的熱控制智能紅外吸波結構，制備了具有較高熱穩(wěn)定性和識別度的紅外“水印”，在VO2的相變過渡態(tài)中（61～71℃），圖形區(qū)域的輻射溫度差僅為1.4℃（44.1～