耐高温金属超表面蒙皮同时实现微波宽带漫反射与红外伪装

金属蒙皮由于具有良好的机械和物理性能,例如强度大,延展性好,耐高温以及热传导快等特点,而被广泛应用于工程领域中。尽管飞机和轮船等交通工具通常都使用金属材料来作为蒙皮,但由于金属具有极高的反射率,利用金属蒙皮实现对目标的电磁特征控制是非常具有挑战的。传统方法通过改变目标的几何外形将散射波偏折到非威胁方向实现雷达散射信号(RCS)缩减,但难以兼顾目标的气动性能。如何在不改变气动外形的情况下实现RCS缩减是非常具有现实意义的。

作为一种二维超材料,超表面的发展引起了人们广泛的关注。根据广义斯涅耳定律,利用超表面的局域位相控制,可以重塑反射和透射电磁波波前。近几年,一系列的金属-介质-金属(MIM)结构被提出来,通过随机位相分布实现漫反射进而来缩减RCS。但是,这些设计方法具有诸多不足,一方面,由于局域位相的误差,回波信号的强度往往大于周围的散射强度。另一方面,这种金属介质组合结构难以满足工程应用中所要求的机械性能,耐高温特性以及导电性能等等。

针对此问题,中国科学院光电技术研究所的研究人员利用耐高温的金属材料制备了一种全金属超表面,通过优化悬链线光场与色散实现了宽带和广角的微波漫反射。与以往的漫反射器不同,这里在设计时巧妙地抑制了回波信号,因此能够最大化的降低目标RCS。此外,该结构能够同时兼容耐高温和红外伪装的性能。这种超表面蒙皮有望作为一种表面涂层应用于电磁特征控制。相关结果发表在Advanced Materials Technologies (DOI:10.1002/admt.201800612)上,并被选为当期的Frontispiece。