近期，中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所紅外光學(xué)材料研究中心董紅星研究員和張龍研究員團(tuán)隊(duì)在基于超構(gòu)表面的透明微波吸收器研究方面取得進(jìn)展。該工作采用ITO和蒸餾水材料構(gòu)造超構(gòu)表面，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了超寬帶、可調(diào)諧的微波吸收以及大于60%的光學(xué)透過率，可用作多波段兼容的未來智能隱身光窗。相關(guān)研究成果以“Ultra-Broadband, Tunable, and Transparent Microwave Meta-Absorber Using ITO and Water Substrate”為題發(fā)表于Advanced Optical Materials。

超構(gòu)表面是一種由人工原子周期排列而成的陣列結(jié)構(gòu)，能夠在亞波長(zhǎng)尺度下實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的靈活調(diào)控，引起了一場(chǎng)對(duì)近代光學(xué)的全面革新。其中，基于超構(gòu)表面的微波吸收器因其在電磁屏蔽、雷達(dá)隱身和衛(wèi)星通信等領(lǐng)域的巨大潛在應(yīng)用價(jià)值而受到了科學(xué)界的廣泛關(guān)注。然而，目前傳統(tǒng)超構(gòu)表面吸收器普遍存在帶寬窄、不可調(diào)以及光學(xué)不透明的缺點(diǎn)，不能滿足未來隱身光窗多波段兼容、智能化和集成化的需求。

針對(duì)上述問題，研究團(tuán)隊(duì)利用光學(xué)透明的ITO材料設(shè)計(jì)超構(gòu)表面，并結(jié)合蒸餾水作為結(jié)構(gòu)基底，理論提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種水基主動(dòng)可調(diào)的透明微波吸收器，成功在12.49–98.21 GHz的超寬帶頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了90%以上的電磁波吸收，同時(shí)在光學(xué)波段的透過率超過60%。此外，利用蒸餾水在室溫下的液體流動(dòng)性，通過控制水層高度實(shí)現(xiàn)了對(duì)超構(gòu)表面微波吸收性能的主動(dòng)調(diào)控，該調(diào)控方法無需施加外部激勵(lì)，更有利于滿足生態(tài)兼容性和可持續(xù)發(fā)展的要求。該項(xiàng)研究成果解決了目前隱身光窗帶寬窄、不可調(diào)以及光學(xué)不透明的問題，為未來超寬帶、可調(diào)諧、多波段兼容的電磁屏蔽光窗的設(shè)計(jì)和發(fā)展提供了重要的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

圖1. 所提出的超構(gòu)表面微波吸收器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2. (a) 實(shí)驗(yàn)制備的樣品及光學(xué)透過率；(b) 微波實(shí)驗(yàn)測(cè)試裝置；(c) 當(dāng)?shù)撞拷橘|(zhì)層為空氣時(shí)，實(shí)驗(yàn)和仿真得到的吸收譜；(d) 當(dāng)?shù)撞拷橘|(zhì)層為蒸餾水時(shí)，實(shí)驗(yàn)和仿真得到的吸收譜。

該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的支持。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adom.202202873