一维光子晶体兼容隐身材料研究进展

光子晶体是一种新型的人工结构材料,具有光子禁带和光子局域两个独特的特性,其处于光子禁带内的电磁波被禁止传播呈现出高反射,与光子局域频率相对应的电磁波则会透过光子晶体。光子晶体的出现为多波段兼容隐身材料提供新的设计思路。分析一维光子晶体在多波段兼容隐身领域的优势,并且介绍光子晶体在多波段红外隐身材料、激光/红外兼容隐身材料、雷达/红外隐身兼容材料、可见光/红外兼容隐身材料等方面的研究进展。     

多波段兼容隐身用光子晶体研究进展

光子晶体是由介电常数不同的几种材料组成的一种功能材料。频率处于光子晶体禁带范围内的电磁波在光子晶体中不能传播,表现出高反射的特性;而频率处于光子晶体通带范围内的电磁波则会透过光子晶体,表现出高透射的特性。电磁波传播可以通过光子晶体中缺陷的人工构造来控制。为理清多波段兼容隐身光子晶体材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外多波段隐身、激光/红外兼容隐身、雷达/红外兼容隐身、可见光/红外兼容隐身、多波段兼容隐身5个方面的研究进展进行了总结,并对新一代光子晶体兼容隐身技术的发展进行了展望。     

基于光子晶体技术的红外隐身材料研究进展

光子晶体是一种新型的人工结构功能材料,其光子禁带对入射电磁波具有高反射率,能够有效改变目标的辐射特性,降低目标在红外波段的可探测性,是未来红外隐身技术的重点发展方向。为理清光子晶体红外隐身材料进一步发展所面临的问题和机遇,对光子晶体在红外辐射特性调控、光子禁带的展宽、多波段兼容技术、变发射率自适应隐身技术等方面的应用进展进行梳理和总结,并对新一代光子晶体红外隐身材料技术发展进行了展望,以期为光子晶体红外隐身材料对宽频隐身、多波段兼容、可逆的动态调整等的需求提供一定的解决思路。     

光子晶体对大气窗口波段发射辐射的抑制作用

利用传输矩阵方法讨论了光子晶体对大气窗口波段发射辐射的抑制作用,讨论了多种基底材料和光子晶体材料组合及其自发辐射对抑制效果的影响。研究发现,当光子晶体的高低折射率介质分别为Si与KCl时,在3～5μm与8～14μm波段内,基底分别处于100℃的Al、SiC及假想表面,表面的发射辐射均可得到较好地抑制。对于相同基底,选择Ge与KCl作为光子晶体的组成材料,会有更好地抑制效果。     

温敏光子晶体结构色调控

为满足现代战争对军用设备视觉隐身的需求,设计了一种具有环境自适应性,制备涂装简单,制作过程绿色环保的光子晶体温敏变色材料。采用乳液聚合法制备粒径分别为132 nm、205 nm、 275 nm、 300 nm的聚苯乙烯微球,并将其垂直沉降自组装形成结构高度有序、结构色明显的三维聚合物光子晶体。对温度敏感的聚N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酰胺水凝胶与聚苯乙烯三维光子晶体相结合,制备出结构色随环境温度发生改变的光子晶体凝胶膜。基于色度、饱和度、亮度色彩模式,通过实验分析验证了该材料颜色可随环境温度变化做出响应。结果表明,光子晶体温敏变色材料可以实现环境温度自适应响应,在视觉伪装方面具有一定的应用前景。     

不同角度蒸发自组装制备SiO2胶体晶体对比分析

分别在基片水平、倾斜和垂直3种不同条件下采用784 nm SiO2微球自组装制备胶体光子晶体。研究了3种不同条件下制备胶体晶体的区别以及各自的优、缺点,对垂直条件下制备样品进行光学性能的表征,简单分析了自组装过程中胶体晶体的成形机理。结果表明:对于微球粒径较大的SiO2胶体晶体的制备,水平条件下适用于制备二维胶体晶体,倾斜和垂直条件下可以获得面积较大、质量较高的三维胶体晶体。     

一维介质光子晶体用于雷达隐身技术的研究

为解决机载/弹载雷达舱隐身问题,文中采用特征矩阵法计算了含缺陷的一维光子晶体电磁特性,主要研究了在一维周期结构的光子晶体中引入缺陷对电磁波透过率的影响。研究发现,通过改变缺陷的材料以及缺陷的尺寸均能够对缺陷模的电磁特性进行控制,这就为将含缺陷的一维介质光子晶体应用于雷达隐身提供了理论支持。     

NiO掺杂的纳米ZnO的制备及其红外光谱特性

为了寻求新的适用于飞行器隐形的吸波材料，针对Zn0的红外光谱特性，采用燃烧法制备氧化镍( Ni0)掺杂的纳米Zn0.通过XRD物相分析测试可以确定样品是由斜方（正交）六面体的Ni0和六方晶体结构的Zn0组成，并有部分镍替代了锌的位置，形成了有效掺杂；通过透射电镜测试可确定样品的颗粒尺寸在30 nm左右；通过红外光谱测试，可以确定样品在中远红外波段存在较宽的吸收带(6.89～16.7 μm)，该吸收带完全覆盖军事上雷达的中远红外波段(8～14 μm)。     

热电材料的发展与应用

常温条件下的非接触式测温、红外光导摄象管、侵入警报器、火灾报警器和激光探测器等,都要求有良好的性能。因被探测目标辐射的光位于红外波段,故需要良好的红外探测元件。红外探测元件大体上分为量子型和热型两种。量子型红外探测元件是利用红外辐射的光子引起探测元件材料中的电子状态变化,使材料的电学性质改变。热型红外探测元件是利用红外辐射的光子能量,使探测元件材料的温度产生变化,引起物理机械性能的改变。前者灵     

材料吸收对含缺陷一维光子晶体带隙的影响

研究只有高、低折射率介质层存在吸收时,一维光子晶体带隙随不同吸收系数的变化。结果表明:当吸收系数较小时,光子晶体的带隙随吸收系数的增大而逐渐减小直至消失;当吸收系数较大时,光子晶体没有全向带隙的出现,缺陷几乎消失;同时透射谱和吸收谱都发生剧烈的变化,几乎没有光能通过该光子晶体。研究为一维光子晶体的设计和实际应用提供了有价值的参考。     

光子晶体及其传输特性

介绍了光子晶体的概念、光子晶体常用的研究方法。并且讨论了一维光子晶体的3个重要特性,即能带特性、缺陷模特性和全反射隧穿特性。利用光子晶体的这些重要性质可以有效地控制光子的传输。因此光子晶体在光信号处理以及光信号控制方面有着广泛的应用前景。     

基于吸波亚波长结构的宽频隐身防弹材料设计

为减轻隐身防弹材料的质量,拓宽吸收带宽,提高吸收效率,采用基于吸波亚波长结构的功能一体化设计方法,根据吸波亚波长结构的设计原理,以轻质防弹材料为介质基底,在该防弹介质上设计微结构图形。结果表明:该基于吸波亚波长结构的轻质防弹材料在8~40 GHz宽频段的吸收率达90%以上,未影响材料本身的防弹性能,且减轻防弹材料中隐身材料层的厚度及质量,达到减厚、减轻质量效果。验证了该方法的可行性,对提高新型功能车辆的作战能力具有重大意义。     

导弹隐身技术与反隐身技术的研究

简述了雷达隐身和红外隐身是实现导弹隐身的主要技术,详细论述了雷达隐身的关键技术是导弹外形设计和使用吸波材料;红外隐身的关键技术是发动机红外抑制技术和使用红外隐身材料。反隐身技术促进了隐身导弹的发展,文中对反隐身的主要技术作了表述。     

Ni2O3/CuO/Sb2O3:SnO2下转换材料光谱特性试验研究

以氧化锡为主要材料,掺杂过渡元素氧化物,采用高温烧结法制备了在1.06 μm处具有激光吸收性能的下转换粉体材料.对材料的1.06 μm激光吸收性能、晶相结构、表面形貌以及光谱下转换位移进行了表征.最后,将合成材料制备成涂料样品,测试1.06 μm激光吸收性能.结果表明,该材料对1.06 μm激光具有较高的吸收性能.