近日，中國科學(xué)院西安光機所光子功能材料與器件研究室高通量輻射防護材料與技術(shù)研究團隊在透明吸波材料方面取得重要進展，相關(guān)研究成果在線發(fā)表于工程技術(shù)領(lǐng)域頂級期刊Chemical Engineering Journal（影響因子15.1）。論文共同第一作者為2021級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，其在可見光-紅外光波段具有較高的光學(xué)透過率，在微波波段吸收電磁波以實現(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�，F(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。

圖片:W020240223393753039991.png

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

研究團隊創(chuàng)新性地選擇AgI-AgPO3-WO3透明導(dǎo)電玻璃（簡稱AAW玻璃）為研究對象，綜合研究了碘化銀含量對玻璃結(jié)構(gòu)、光電性能、電磁參數(shù)和微波吸收性能的影響，并通過雷達(dá)反射截面模擬對其隱身性能進行了評估。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），同時滿足了高光學(xué)透明度和高微波吸收的要求。其吸波機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別系統(tǒng)、無線通訊、顯示屏等多個特定場景下透明部件的電磁波防護與隱身需求。

圖片:W020240223393753141476.png

圖2.AAW玻璃的微波吸收機理示意圖

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

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