熱控制智能紅外吸波結(jié)構(gòu).pdf

1、近年來(lái)，紅外吸波結(jié)構(gòu)由于具有獨(dú)特的電磁諧振特性成為了人工電磁超材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。同時(shí)，隨著相變材料的快速發(fā)展，其在紅外吸波結(jié)構(gòu)中也得到了廣泛的應(yīng)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?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景也越來(lái)越廣闊。本文以經(jīng)典的金屬-介質(zhì)-金屬的“三明治”吸波結(jié)構(gòu)為研究對(duì)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(zhì)層材料，研究了VO2薄膜在不同狀態(tài)下相對(duì)介電常數(shù)的色散特性，據(jù)此設(shè)計(jì)了具有熱

2、控制特性的智能紅外吸波結(jié)構(gòu)并對(duì)其工作機(jī)理進(jìn)行分析驗(yàn)證。本論文的創(chuàng)新性和相關(guān)研究成果主要有以下幾點(diǎn)：
　?。?）研究了相變材料VO2薄膜在金屬態(tài)、半導(dǎo)體態(tài)、相變過(guò)渡態(tài)以及復(fù)合態(tài)下相對(duì)介電常數(shù)的色散特性，通過(guò)非線性擬合和有效媒質(zhì)理論，得到所制備VO2薄膜在各狀態(tài)下的相對(duì)介電常數(shù)及其色散特性，認(rèn)為所采用的色散模型不僅擬合方法簡(jiǎn)單、擬合結(jié)果準(zhǔn)確度高，而且還適用于具有復(fù)合相或雜質(zhì)相的復(fù)合材料。
　?。?）以VO2薄膜分別作為吸波結(jié)構(gòu)的

3、金屬層和介質(zhì)層，設(shè)計(jì)了具有熱調(diào)控吸波特性的金屬-介質(zhì)-金屬式的“三明治”式紅外吸波結(jié)構(gòu)。當(dāng)VO2薄膜為底層的金屬層時(shí)，低溫時(shí)的吸波結(jié)構(gòu)無(wú)明顯吸收峰，且反射率都大于40％，高溫時(shí)的吸波結(jié)構(gòu)在3.2μm和7.5μm處存在駐波吸收峰和磁諧振吸收峰；當(dāng)VO2薄膜為介質(zhì)層時(shí)，低溫時(shí)的吸波結(jié)構(gòu)在9.9μm處存在一個(gè)較強(qiáng)的寬帶吸收峰，高溫時(shí)的吸波結(jié)構(gòu)則在該波段表現(xiàn)出近似高反射的特性，且反射率都大于90%。
　?。?）以雙介質(zhì)層的“三明治”紅外吸

4、波結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，提出了基于駐波和磁諧振耦合機(jī)理的寬帶紅外吸波結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，并制備出了在中心波長(zhǎng)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(jié)構(gòu)。這種方法對(duì)制備工藝要求簡(jiǎn)單，并且能夠通過(guò)簡(jiǎn)單地調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)改變吸收峰的位置。
　?。?）基于所設(shè)計(jì)的熱控制智能紅外吸波結(jié)構(gòu)，制備了具有較高熱穩(wěn)定性和識(shí)別度的紅外“水印”，在VO2的相變過(guò)渡態(tài)中（61～71℃），圖形區(qū)域的輻射溫度差僅為1.4℃（44.1～