从可见光到中红外波段伪装的带状超构材料

MEMS 2024-12-27 00:02

全光谱光学伪装由于现代社会对安全的不懈追求而受到广泛关注且需求迫切。然而,普遍存在的昏暗场景不仅要求具备宽带低热探测率,还需要具有低明度且色差极小的广色域伪装颜色。

图1 超构带的可见光-红外兼容伪装

据麦姆斯咨询报道,近日,南京大学Lin Zhou研究团队提出了一种从可见光到中红外波段具有宽光谱调控带宽的带状超构材料(超构带)。这种超薄超构带能够呈现出不同的广色域且明度在20至40之间的低明度颜色,使其在各种背景下的色差可低至1.2L*a*b*。同时,其在3 μm至14 μm波段的红外发射率可被抑制至3.8%。在各种机械和热稳定性测试中,这些出色的光学性能都能得到很好的保持。显著的多光谱伪装性能,再加上其灵活且坚固的带状特性,使得这种超构带成为在多种场景下实现可见光-红外兼容伪装的一种很有前景的解决方案。研究成果以题为“Flexible Meta-Tape with Wide Gamut, Low Lightness and Low Infrared Emissivity for Visible-Infrared Camouflage”发表于Advanced Materials上。

为了制备超级伪装超材料,研究人员进行了精确控制的物理气相沉积,并结合了合理设计的顺序转移程序,如图 2a-f 所示。

图2 超带的制备及结构特性表征

为了定量检查所提出的分层超材料的潜在机制,研究人员使用有限差分时域(FDTD)方法进行了全波电磁计算。为了阐明超构带的三种成分(UNA、PGF 和 Au NPs)的工作原理,超构带的吸收光谱单独计算,如图3所示。随后,研究人员通过实验证明了超构带出色的宽带频谱调节,如图4所示

图3 超带的宽带光谱调控

图4 超带的可见光-红外伪装性能

为了进一步评估超构带在实际场景中的兼容光学伪装性能,图5实验演示了超构带覆盖的飞行器,表现出其出色的红外伪装能力。

图5 超带的实际可见光-红外伪装及稳定性表征

综上所述,这项研究展示了一种基于自组装金纳米颗粒的带状超构材料(超构带),定向沉积在超薄纳米多孔模板上。超构带可在可见光和红外波段进行有效的光谱调节。出色的多光谱伪装光谱,结合卓越的结构和热稳定性以及超构带状性质,使超构带成为各种应用场景中使用点可见光和红外伪装的有前途的候选者。

论文链接:

https://doi.org/10.1002/adma.202410336

延伸阅读:

《光学和射频应用的超构材料-2024版》

《超构透镜(Metalens)专利态势分析-2024版》

《光学和射频领域的超构材料和超构表面-2024版》

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