摘要: 随着多频谱侦察技术在军事和航空航天等领域的出现，为了避免微波和红外波段的复合探测，多频谱防护材料已经成为研究的热点。目前，具有多频谱操控能力的超构材料一般是通过集成几种单频谱超构材料来制备的。然而，这种方法一般制备工艺复杂、样品厚... 展开 随着多频谱侦察技术在军事和航空航天等领域的出现，为了避免微波和红外波段的复合探测，多频谱防护材料已经成为研究的热点。目前，具有多频谱操控能力的超构材料一般是通过集成几种单频谱超构材料来制备的。然而，这种方法一般制备工艺复杂、样品厚度较大、尺寸受限。本文构建了基于超薄金属阵列-聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）介质层-金属栅格的三明治结构，制备出可见光透明、红外反射、微波吸收的多频谱超构材料，该材料具备厚度小和可大面积制备的特点。在此基础上，本文对所制备的多频谱超构材料分别进行了基于力场与热场的动态调控研究。本文研究成果如下： （1） 通过有限元计算方法，计算了不同几何参数和材料特性参数对应的微波吸收率，并确定了单元结构。其中，顶层是正方形超薄金属阵列，中间层为 PET介质层，底层为银金属栅格。关于吸波机理，通过理论分析确定该结构是基于超薄金属贴片边缘之间的电偶极共振与介质层的磁共振实现微波吸收的，这符合间隙等离激元（GPPs）谐振模式。所设计的多频谱超构材料在8-12 GHz频率范围内的理论峰值吸收率可达99.9%。 （2） 通过磁控溅射工艺依次沉积掺杂铝的氧化锌/银/掺杂铝的氧化锌（AZO/Ag/AZO）来制备了超薄金属薄膜，即被氧化物夹在中间的银层（Silver Layer Sandwiched by Oxides, SLSO）。利用激光刻蚀对制备的SLSO进行图案化处理，再使用光学透明胶（OCA）将图案化处理后的SLSO、PET、银栅格进行贴合制备了频谱超构材料。通过性能表征：当波长为510 nm时，可见光透过率为80.2%；在波长范围2.5-20 μm内，红外发射率为7.67%；当频率为11.5 GHz时，微波吸收率为97.6%。 （3） 通过力场与热场对多频谱超构材料进行调控研究，其中，力场调控是采用具有弹性且透明的聚二甲基硅氧烷（PDMS）或 Ecoflex薄膜取代 PET，通过施加外力可以改变介质层厚度，进而实现动态调控。经测试，基于PDMS与Ecoflex的多频谱超构材料的调谐度分别为 13%与 22%。关于热场调控，通过将相变材料锗锑碲（GST）集成于相邻SLSO贴片之间，利用红外灯加热使GST产生相变，从绝缘态转变为导电态，使得GPPs谐振失效，从而使其微波吸收率发生动态改变，相应的调谐度达到了31%。 收起