近日，中國(guó)科學(xué)院西安光機(jī)所光子功能材料與器件研究室高通量輻射防護(hù)材料與技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)在透明吸波材料方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于工程技術(shù)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Chemical Engineering Journal（影響因子15.1）。論文共同第一作者為2021級(jí)博士研究生郭晨與特別研究助理陳超博士，通訊作者為王鵬飛研究員。

透明吸波材料（Transparent microwave-absorbing material）是指一類特種功能材料，其在可見(jiàn)光-紅外光波段具有較高的光學(xué)透過(guò)率，在微波波段吸收電磁波以實(shí)現(xiàn)隱身功能，當(dāng)前廣泛應(yīng)用于航空航天、精密儀器等領(lǐng)域。現(xiàn)有的透明吸波材料主要以普通的光學(xué)玻璃作為基底，而普通的光學(xué)玻璃均為透波材料，并不具備吸波性能，需要在其表面構(gòu)建特殊的吸波結(jié)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)透明吸波功能，這不利于透明光窗電磁屏蔽和隱身性能的進(jìn)一步提升和突破。因此，兼具高光學(xué)透明度和高微波吸收的新型玻璃材料的研究是透明吸波領(lǐng)域的難點(diǎn)。

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圖1.（a）系列AAW玻璃在X波段的衰減常數(shù)，45AgI-45AgPO3-10WO3玻璃樣品相應(yīng)的（b）反射損耗映射圖,（c）二維反射損耗曲線和（d）阻抗差值圖

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地選擇AgI-AgPO3-WO3透明導(dǎo)電玻璃（簡(jiǎn)稱AAW玻璃）為研究對(duì)象，綜合研究了碘化銀含量對(duì)玻璃結(jié)構(gòu)、光電性能、電磁參數(shù)和微波吸收性能的影響，并通過(guò)雷達(dá)反射截面模擬對(duì)其隱身性能進(jìn)行了評(píng)估。研究發(fā)現(xiàn)，玻璃中碘化銀含量的增加導(dǎo)致Q2相關(guān)磷酸鏈的斷裂和非橋接氧鍵的增加，導(dǎo)致玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的緊密性降低，顯著提高了玻璃的電學(xué)性能、電磁參數(shù)和微波吸收性能，一定程度上減弱了光學(xué)透光率和熱穩(wěn)定性。具備最佳綜合性能的45AgI-45AgPO3-10WO3玻璃樣品在可見(jiàn)光和NIR范圍內(nèi)的透光率約為80%，并且在X波段表現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能和隱身性能（RLmin=-47.18 dB，EAB=1.97 GHz，RCS縮減=31.46 dB m2），同時(shí)滿足了高光學(xué)透明度和高微波吸收的要求。其吸波機(jī)理主要包括介電損耗（包括傳導(dǎo)損耗和德拜偶極弛豫）和磁損耗（包括渦流損耗和交換共振）的協(xié)同效應(yīng)，以及阻抗匹配和電磁衰減的協(xié)同效應(yīng)。研究成果有望滿足射頻識(shí)別系統(tǒng)、無(wú)線通訊、顯示屏等多個(gè)特定場(chǎng)景下透明部件的電磁波防護(hù)與隱身需求。

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圖2.AAW玻璃的微波吸收機(jī)理示意圖

此項(xiàng)研究工作得到了陜西省科技廳相關(guān)項(xiàng)目以及西安光機(jī)所自主部署項(xiàng)目的資助。

論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148930.