熱控制智能紅外吸波結(jié)構(gòu).pdf

1、近年來，紅外吸波結(jié)構(gòu)由于具有獨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。同時，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(jīng)典的金屬-介質(zhì)-金屬的“三明治”吸波結(jié)構(gòu)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(zhì)層材料，研究了VO2薄膜在不同狀態(tài)下相對介電常數(shù)的色散特性，據(jù)此設(shè)計了具有熱

2、控制特性的智能紅外吸波結(jié)構(gòu)并對其工作機理進行分析驗證。本論文的創(chuàng)新性和相關(guān)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(shù)的色散特性，通過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)下的相對介電常數(shù)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(jié)果準確度高，而且還適用于具有復合相或雜質(zhì)相的復合材料。
　?。?）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VO2薄膜為底層的金屬層時，低溫時的吸波結(jié)構(gòu)無明顯吸收峰，且反射率都大于40％，高溫時的吸波結(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VO2薄膜為介質(zhì)層時，低溫時的吸波結(jié)構(gòu)在9.9μm處存在一個較強的寬帶吸收峰，高溫時的吸波結(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)為研究對象，提出了基于駐波和磁諧振耦合機理的寬帶紅外吸波結(jié)構(gòu)設(shè)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(jié)構(gòu)。這種方法對制備工藝要求簡單，并且能夠通過簡單地調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)來改變吸收峰的位置。
　　（4）基于所設(shè)計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～