[发明专利]基于选择性吸收与辐射纳米结构的光波段多功能隐身材料

说明书

本发明公开了一种基于选择性吸收与辐射纳米结构的光波段多功能隐身材料，包括衬底、设置在衬底表面的激光隐身层、设置在激光隐身层表面的红外宽谱损耗性介质膜层以及设置在最外层的可见光膜层，其满足：对10.6μm波段的激光波的吸收率在0.9以上；对3‑5μm以及8‑14μm波段的红外光吸收率低于0.3；对5‑8μm波段内的红外光的吸收率为0.7～0.9。本发明利用激光隐身层实现激光隐身的目的；利用红外宽谱损耗性介质膜层的干涉实现光谱选择性辐射和高效的散热窗口；利用可见光膜层的干涉实现可见光波段的选择性反射与吸收，通过设置不同厚度改变隐身材料的颜色从而实现可见光的迷彩隐身。

技术领域

本发明涉及一种光波段多重隐身领域，特别涉及一种基于选择性吸收与辐射纳米结构的光波段多功能隐身材料。

背景技术

光波段的军事探测手段有可见光探测、红外探测和激光探测等。相应的也有迷彩伪装、低发射率涂层、激光吸收涂层等避免被探测到的隐身手段。武器装备等在战场上可能同时面临可见光、红外、激光等多个光波段的侦查，仅使用对抗单一频带的隐身材料是远远不够的。多功能隐身材料即多波段兼容型隐身材料的研究是今后军事隐身材料技术的发展方向之一。

全光波段的隐身需要综合可见光波段的颜色迷彩、中红外的低发射率还有针对激光波长的高吸收，实质上是对光谱的选择性反射、吸收、辐射等，纳米材料比如纳米膜系结构和表面纳米结构等是实现光谱选择性的重要手段。目前已有研究人员通过纳米膜系结构实现激光隐身和红外隐身的兼容(CN103293582A)，但可见光隐身并没有被兼顾在内。此外，膜系结构的隐身效果依赖于较多的膜层数量(至少大于5)且对每一层厚度的变化非常敏感，在工艺实施上还面临一些挑战。表面纳米结构方面，有研究人员提出一种选择性辐射红外隐身结构(CN106767168A)，利用复合尺寸结构单元的超材料，从大气窗口的低辐射率和非大气窗口波段高辐射制冷两方面降低红外探测频段的辐射强度。然而，此结构只考虑了针对红外相机探测的单一隐身手段。

目前还没有同时实现可见光迷彩、红外隐身和激光隐身的纳米材料被报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有光波段多重隐身纳米材料存在的缺点和不足，提出一种基于选择性吸收与辐射纳米结构的光波段多功能隐身材料，通过吸收和辐射频谱设计实现兼容可见光、红外和激光的隐身技术。

一种基于选择性吸收与辐射纳米结构的光波段多功能隐身材料，包括衬底、设置在衬底表面的激光隐身层、设置在激光隐身层表面的红外宽谱损耗性介质膜层以及设置在最外层的可见光膜层，其满足：

对10.6μm波段的激光波的吸收率在0.9以上；

对3-5μm以及8-14μm波段的红外光吸收率低于0.3；

对5-8μm波段内的红外光的吸收率为0.7～0.9。

对于衬底，其主要用于实现对膜层的支撑，可以选择撑性的物体，即固体材料。优选的，所述的衬底为硅片。

作为优选，所述激光隐身层为包含以金属圆盘为单元的二维矩形阵列的金属层。利用金属圆盘矩形阵列的光栅共振模式实现对正入射10.6μm激光波的高吸收(高于0.9)，达到激光隐身的目的。

作为优选，所述金属为金、银、铜、铝中的一种或多种。进一步优选为金。

作为优选，金属圆盘为直径为5～6μm，高度为0.5～1.5μm，阵列周期为9.5～10.5μm的圆柱体结构。

作为优选，所述激光隐身层(或者所述金属层)包括敷设在衬底一侧表面的金属基体以及设置在金属基体表面的所述金属圆盘。所述金属基体的厚度大于100nm，比如可以为200～1000nm。