基于超構(gòu)材料的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料應(yīng)用

運(yùn)用各種偵察探測(cè)手段，實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)場(chǎng)透明化是現(xiàn)代信息化戰(zhàn)爭(zhēng)的一個(gè)基本特點(diǎn)。紅外探測(cè)和雷達(dá)探測(cè)被廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)場(chǎng)，這促使紅外和雷達(dá)兼容隱身技術(shù)成為了對(duì)抗探測(cè)的研究重點(diǎn)。相較于傳統(tǒng)紅外和雷達(dá)兼容隱身材料，基于超構(gòu)材料的新型紅外和雷達(dá)兼容隱身材料表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能。

據(jù)麥姆斯咨詢報(bào)道，近期，國防科技大學(xué)和中國人民解放軍96901部隊(duì)的科研團(tuán)隊(duì)在《材料導(dǎo)報(bào)》期刊上發(fā)表了以“基于超材料的紅外／雷達(dá)兼容隱身材料研究進(jìn)”為主題的文章。該文章第一作者為孟真，通訊作者為劉東青副教授，主要從事紅外輻射調(diào)控材料及其在自適應(yīng)偽裝、紅外隱身和智能熱控等技術(shù)的應(yīng)用研究工作。

本文對(duì)實(shí)現(xiàn)紅外和雷達(dá)兼容隱身的原理和途徑進(jìn)行了闡述，重點(diǎn)綜述了基于光子晶體、吸波超構(gòu)材料和編碼超構(gòu)材料的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料的研究現(xiàn)狀以及進(jìn)展，并分析了紅外和雷達(dá)兼容隱身材料的發(fā)展趨勢(shì)。

紅外和雷達(dá)兼容隱身原理與途徑

紅外隱身，顧名思義就是降低目標(biāo)被紅外探測(cè)器（紅外探測(cè)系統(tǒng)）發(fā)現(xiàn)的概率，達(dá)到隱身的目的。紅外探測(cè)器通過對(duì)物體發(fā)射的紅外線進(jìn)行感光成像，進(jìn)而可以發(fā)現(xiàn)與背景存在較大紅外輻射差異的位置。一般而言，武器裝備以及作戰(zhàn)人員相較于環(huán)境背景均具有較強(qiáng)的紅外輻射?？刂颇繕?biāo)紅外輻射實(shí)現(xiàn)紅外隱身的兩個(gè)途徑：一是控制目標(biāo)表面的紅外發(fā)射率；二是控制目標(biāo)的表面溫度。通常為了實(shí)現(xiàn)軍事目標(biāo)的紅外隱身，需要盡可能降低其表面溫度和所用材料的紅外發(fā)射率。

雷達(dá)通過主動(dòng)發(fā)射并接收目標(biāo)被動(dòng)反射的電磁波實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的探測(cè)。雷達(dá)隱身的目的就是降低目標(biāo)被雷達(dá)探測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)的概率。雷達(dá)散射截面（RCS）就是反映目標(biāo)在受到電磁波照射后，向雷達(dá)接收方向散射電磁波能力的量。通過降低目標(biāo)的RCS可以減小目標(biāo)被探測(cè)的距離，進(jìn)而降低目標(biāo)被發(fā)現(xiàn)的概率。降低武器裝備RCS的主要途徑有：一是通過外形設(shè)計(jì)等方法來改變散射波的方向；二是通過雷達(dá)吸波材料吸收入射的電磁波。

紅外和雷達(dá)兼容隱身材料要能夠在紅外和雷達(dá)兩個(gè)頻段同時(shí)具有隱身能力，然而不同頻段對(duì)隱身材料的電磁特性一般具有不同的要求，甚至在某些方面是相互限制的。紅外隱身一般要求材料具有低發(fā)射率，根據(jù)基爾霍夫定律也就是低吸收率；而雷達(dá)隱身為了更好地吸收入射電磁波，則一般要求材料具有高吸收率，這就導(dǎo)致紅外隱身和雷達(dá)隱身在隱身材料吸收率上存在機(jī)理上的矛盾，這也正是紅外隱身和雷達(dá)隱身兼容的科學(xué)難點(diǎn)所在。因此，紅外和雷達(dá)兼容隱身材料的研究重點(diǎn)是在借助上述能夠?qū)崿F(xiàn)紅外隱身和雷達(dá)隱身的途徑的基礎(chǔ)上，盡可能降低兩者在隱身性能上的相互影響。目前常見的紅外和雷達(dá)兼容的隱身材料實(shí)現(xiàn)的途徑可概括為以下兩種：第一，通過研制單一型材料，使其能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)紅外低輻射和雷達(dá)高吸收，實(shí)現(xiàn)紅外和雷達(dá)兼容隱身。第二，將能夠分別實(shí)現(xiàn)紅外隱身和雷達(dá)隱身的兩種材料進(jìn)行復(fù)合，且復(fù)合后兩種材料依然能夠較好地保持各自的隱身性能。

紅外隱身材料和雷達(dá)隱身材料在材料吸收率上存在隱身機(jī)理方面的矛盾，這導(dǎo)致通過單一型傳統(tǒng)材料實(shí)現(xiàn)兩者的兼容難度較大。但是通過單一型傳統(tǒng)材料實(shí)現(xiàn)紅外和雷達(dá)兼容依然是夢(mèng)寐以求的，為此很多學(xué)者也進(jìn)行了大量研究。目前國內(nèi)外研究較多的單一型傳統(tǒng)紅外和雷達(dá)兼容隱身材料可分為導(dǎo)電聚合物、納米材料和摻雜氧化物半導(dǎo)體三類。

超構(gòu)材料（Metamaterials）是一種由亞波長的周期性或非周期性單元結(jié)構(gòu)組成的人工材料。通過設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)天然材料所不具備的超常物理特性。不同于傳統(tǒng)材料，超構(gòu)材料的性質(zhì)不由其化學(xué)組成成分的固有性質(zhì)所決定，而是取決于組成材料的周期單元的性質(zhì)。隨著研究的深入，超構(gòu)材料的概念也在不斷地發(fā)展完善，其涵蓋的研究領(lǐng)域及涉及范圍也不斷擴(kuò)大，包括左手材料、電磁超構(gòu)材料、光學(xué)超構(gòu)材料、聲學(xué)超構(gòu)材料、力學(xué)超構(gòu)材料等。

其中，電磁超構(gòu)材料通過調(diào)節(jié)其人工結(jié)構(gòu)單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)超構(gòu)材料電磁參數(shù)的自由設(shè)計(jì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)在其中傳播的電磁波的相位、幅值、極化等的自由調(diào)控。光子晶體是由不同介電常數(shù)的介質(zhì)周期性排列而成的、能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電磁波調(diào)控的人工結(jié)構(gòu)材料，因此通常被認(rèn)為是電磁超構(gòu)材料的一個(gè)分支。吸波超構(gòu)材料，也被稱作超構(gòu)材料吸波體，是指由超構(gòu)材料結(jié)構(gòu)和介質(zhì)基板組成的一類復(fù)合吸波材料，它基于阻抗匹配和電磁諧振機(jī)理能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)入射電磁波的完美吸收，也是電磁超構(gòu)材料的一個(gè)重要分支。相較于傳統(tǒng)吸波材料，吸波超構(gòu)材料具有厚度薄、質(zhì)量輕、吸收強(qiáng)以及電磁參數(shù)可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，在隱身領(lǐng)域表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。編碼超構(gòu)材料是電磁超構(gòu)材料的一個(gè)新興分支，它將數(shù)字編碼的思想融入到了超構(gòu)材料設(shè)計(jì)，將具有不同相位響應(yīng)的結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行編碼，通過設(shè)計(jì)編碼序列可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的調(diào)控。

光子晶體、吸波超構(gòu)材料和編碼超構(gòu)材料均屬于電磁超構(gòu)材料的范疇，都具有超構(gòu)材料的人工設(shè)計(jì)和亞波長周期結(jié)構(gòu)的特性，其對(duì)電磁波的調(diào)控特性更大程度上取決于其周期結(jié)構(gòu)而不是材料本身的性質(zhì)。三者的不同之處在于具有不同的調(diào)控機(jī)理，光子晶體通過調(diào)控光子禁帶的位置實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波反射和透過的控制，吸波超構(gòu)材料借助于阻抗匹配和電磁諧振實(shí)現(xiàn)完美吸收，編碼超構(gòu)材料則是通過對(duì)電磁波反射相位的控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)電磁波的操控。

由于超構(gòu)材料能夠靈活地調(diào)控電磁波，其在隱身技術(shù)領(lǐng)域的研究價(jià)值也日益凸顯，相關(guān)方面的研究也逐漸深入。超構(gòu)材料的出現(xiàn)也為紅外和雷達(dá)兼容隱身材料設(shè)計(jì)提供了一種全新的思路，基于光子晶體、吸波超構(gòu)材料和編碼超構(gòu)材料的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料也得到了迅速的發(fā)展。

紅外和雷達(dá)兼容隱身超構(gòu)材料

基于光子晶體的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料

光子晶體是一種由不同介電常數(shù)的材料周期性排列組成的具有光子禁帶的新型人工結(jié)構(gòu)材料。1987年Yablonovitch和John幾乎同時(shí)提出了光子晶體的概念。光子晶體對(duì)處于光子禁帶范圍內(nèi)的電磁波表現(xiàn)出高反射的特性，而對(duì)處于光子晶體通帶范圍內(nèi)的電磁波表現(xiàn)出高透過的特性。通過人工設(shè)計(jì)材料組成、材料介電常數(shù)以及晶格參數(shù)等可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光子帶隙位置的調(diào)控，將其禁帶調(diào)控至紅外探測(cè)波段，則可以有效地抑制紅外輻射，實(shí)現(xiàn)紅外隱身的目的。利用雷達(dá)透波材料進(jìn)行光子晶體的設(shè)計(jì)，是實(shí)現(xiàn)紅外和雷達(dá)的兼容隱身的常見技術(shù)手段之一。

2014年，Wang等基于薄膜光學(xué)理論的傳輸矩陣方法，研究了由不同厚度的Ge和ZnS交替疊層構(gòu)成結(jié)構(gòu)的傳輸特性。基于理論研究基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并制備了一種新型一維雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)合光子晶體（CPC），制備樣品橫截面的SEM照片如圖1a所示。2020年，汪家春等提出了一種基于光子晶體薄膜材料的多波段隱身衣，該隱身衣的組成如圖2a所示，包括光子晶體光學(xué)紅外復(fù)合隱身層和柔性雷達(dá)吸波基布層兩部分。光子晶體光學(xué)紅外復(fù)合隱身層是一種如圖2c所示的薄膜結(jié)構(gòu)。同年，該團(tuán)隊(duì)的程立又提出將能夠?qū)崿F(xiàn)雷達(dá)隱身的等離子體層和能夠?qū)崿F(xiàn)紅外隱身且允許雷達(dá)波無損透射的光子晶體薄膜整合，實(shí)現(xiàn)了紅外和雷達(dá)兼容隱身。

圖1 （a）CPC樣品橫截面的SEM照片；（b）玻璃基CPC和玻璃基板在2 ～ 18 GHz的透過率對(duì)比曲線；（c）摻雜結(jié)構(gòu)一維光子晶體微觀結(jié)

圖2 隱身衣（a）組成示意圖和（b）結(jié)構(gòu)示意圖；（c）隱身衣光子晶體結(jié)構(gòu)示意

光子晶體除了被用于進(jìn)行紅外和雷達(dá)兼容隱身設(shè)計(jì)外，還被廣泛用于進(jìn)行紅外與可見光、激光等其他頻段的多頻譜兼容隱身設(shè)計(jì)。光子晶體依靠其可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、性能易調(diào)控的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于紅外隱身材料的設(shè)計(jì)，利用微波高透材料進(jìn)行光子晶體設(shè)計(jì)再結(jié)合雷達(dá)吸波材料則可以實(shí)現(xiàn)紅外隱身與雷達(dá)隱身的兼容。利用光譜挖空原理和薄膜干涉等理論，光子晶體可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與激光、可見光隱身的兼容，使其在多頻譜兼容隱身材料設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而，在實(shí)際工程應(yīng)用方面來看，光子晶體對(duì)材料體系的選擇比較苛刻，很多常用的半導(dǎo)體材料價(jià)格昂貴，大規(guī)模制造依然成本較高；并且膜層厚度以及均勻程度對(duì)其性能影響較大，這也對(duì)制備工藝提出了較高的要求。此外，目前針對(duì)紅外和雷達(dá)兼容隱身光子晶體的研究還主要集中在一維光子晶體，其層層堆疊的制備形式較為單一，限制了其發(fā)展，后續(xù)應(yīng)該拓寬研究思路，進(jìn)一步加強(qiáng)二維以及三維光子晶體用于紅外和雷達(dá)兼容隱身設(shè)計(jì)的研究。

基于吸波超構(gòu)材料的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料

基于阻抗匹配和電磁諧振理論，吸波超構(gòu)材料能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)入射電磁波的完美吸收。2008年，Landy等最早設(shè)計(jì)出一種能夠在GHz頻段實(shí)現(xiàn)接近100%“完美”吸收的超構(gòu)材料吸波體，其結(jié)構(gòu)單元包含電諧振器和磁諧振器兩部分，能夠分別跟電場(chǎng)和磁場(chǎng)進(jìn)行耦合。因此吸波超構(gòu)材料能夠高效地吸收入射電磁波，顯著降低目標(biāo)的回波強(qiáng)度，有效地降低目標(biāo)RCS，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱身。

2013年，Tian等最早提出在雷達(dá)吸波材料表面覆蓋一層微波高透且紅外高反射的頻率選擇表面以實(shí)現(xiàn)紅外和雷達(dá)兼容隱身，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3a所示。頻率選擇表面是一種具有二維周期性結(jié)構(gòu)，通過人工設(shè)計(jì)可以對(duì)特定頻段電磁波實(shí)現(xiàn)帶通或帶阻特性的空間濾波器，屬于超構(gòu)材料的一種，在電磁隱身領(lǐng)域多被應(yīng)用于雷達(dá)天線帶通天線罩的設(shè)計(jì)。2019年，劉東青等基于上述設(shè)計(jì)原理，將具有選擇性輻射特性的Ag/Ge薄膜層進(jìn)行了容性頻率選擇表面的設(shè)計(jì)，并將其與雷達(dá)吸波功能層進(jìn)行了如圖3b所示的疊加，疊加后的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了紅外選擇性輻射（3～5 μm和8～14 μm波段低發(fā)射率、5～8 μm波段高發(fā)射率），同時(shí)在雷達(dá)X和Ku波段具有高吸收率。同年，Kim等利用如圖3c所示的分層超構(gòu)材料（HMM）結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了紅外選擇性輻射與雷達(dá)吸波的兼容隱身。其中，層Ⅰ和層Ⅱ共同組成了紅外選擇性輻射體（ISE），其圖案化設(shè)計(jì)允許微波透過并進(jìn)入由層Ⅱ與層Ⅲ共同組成的微波吸波體（MSA），實(shí)現(xiàn)對(duì)透過微波的高吸收。該HMM在5～8 μm波段的紅外發(fā)射率比Au高1570%，同時(shí)其在8～12 μm的紅外波段和2.5～ 3.8 cm的微波波段的特征信號(hào)分別降低了95%和99%。

圖3 （a）紅外和雷達(dá)兼容隱身結(jié)構(gòu)的三維視圖；（b）選擇性紅外輻射和雷達(dá)吸波兼容隱身材料的結(jié)構(gòu)示意圖；（c）分層超構(gòu)材料（HMM）的微波入射和紅外反射示意圖以及整合了ISE和MSA層的HMM的結(jié)構(gòu)和組成示意

之后很多課題組又從不同的方向?qū)t外和雷達(dá)兼容隱身超構(gòu)材料進(jìn)行了探索。2019年，Zhang等提出了一個(gè)如圖4a所示的柔性透明的紅外和雷達(dá)兼容隱身結(jié)構(gòu)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了微波波段的高吸收、紅外波段的低發(fā)射和光學(xué)透明三者的兼容。2020年，該團(tuán)隊(duì)的Feng等提出了一種用于激光、熱紅外探測(cè)器和雷達(dá)偽裝的分層超構(gòu)材料（HMM），其結(jié)構(gòu)如圖4b所示。HMM由一個(gè)全金屬超構(gòu)表面陣列與微波吸收器組合構(gòu)成，其全金屬超構(gòu)表面陣列除了作為紅外屏蔽和微波透過層外，還通過裁剪波陣面將能量反射到非鏡面角度，將1.06 μm激光波長下的鏡面反射減少到5%以下，在實(shí)現(xiàn)紅外和雷達(dá)兼容隱身的基礎(chǔ)上進(jìn)一步兼容了激光隱身。

圖4 （a）紅外和雷達(dá)雙隱身結(jié)構(gòu)示意圖及樣品圖片；（b）HMM的工作原理示意圖，展示了入射微波、反射紅外波和散射入射激光在上半空間的情況

2020年，Xu等為了簡(jiǎn)化整體結(jié)構(gòu)，提出了一種光學(xué)透明的ITO/介質(zhì)/ITO三明治結(jié)構(gòu)紅外和雷達(dá)兼容隱身超構(gòu)材料（見圖5a），該材料無需單獨(dú)覆蓋紅外隱身層就實(shí)現(xiàn)了紅外和雷達(dá)兼容隱身的目的。2021年，Zhu等在紅外和雷達(dá)兼容隱身的基礎(chǔ)上對(duì)多頻譜兼容隱身做了進(jìn)一步探索，設(shè)計(jì)了如圖5b所示的結(jié)構(gòu)，上層的Ge/ZnS的多層結(jié)構(gòu)主要作用于可見光、紅外和激光。

圖5 （a）一體化紅外和雷達(dá)兼容隱身結(jié)構(gòu)示意圖；（b）多頻譜兼容隱身結(jié)構(gòu)示意

上述紅外和雷達(dá)兼容隱身材料都是通過采用低紅外發(fā)射率材料來實(shí)現(xiàn)紅外隱身的，此外還有一些工作是通過控制材料溫度來實(shí)現(xiàn)的。2018年，Shen等提出了一種如圖6a所示以水為基底的透明超構(gòu)材料吸收體。利用水循環(huán)系統(tǒng)，通過調(diào)控注入水的溫度實(shí)現(xiàn)了可調(diào)諧紅外的目的，實(shí)現(xiàn)了寬帶雷達(dá)吸波與可調(diào)諧紅外兼容隱身。2021年，Li等提出了一種如圖6b所示的水基紅外和雷達(dá)兼容的光學(xué)透明隱身結(jié)構(gòu)。

圖6 （a）透明水基超構(gòu)材料吸波體結(jié)構(gòu)示意圖；（b）具有低紅外輻射特性的光學(xué)透明水基寬帶可切換雷達(dá)吸收/反射器結(jié)構(gòu)示意

基于編碼超構(gòu)材料的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料

實(shí)現(xiàn)雷達(dá)隱身的技術(shù)途徑除了利用吸波材料吸收入射的電磁波外，還可以通過外形設(shè)計(jì)等方法來改變散射波的方向。2007年，Paquay等通過將具有相反反射相位的人工磁導(dǎo)體結(jié)構(gòu)（AMC）和完美電導(dǎo)體（PEC）結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行棋盤狀排布，實(shí)現(xiàn)了對(duì)垂直入射電磁波的反射相消，進(jìn)而達(dá)到了RCS縮減的目的。2019年，Xie等提出了一種由具有空間不同取向的亞波長金屬光柵結(jié)合組成的超構(gòu)表面，實(shí)現(xiàn)了耐高溫紅外和雷達(dá)兼容隱身材料的設(shè)計(jì)制備，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖7a所示。該超構(gòu)表面利用金屬的固有物理特性實(shí)現(xiàn)了耐高溫和紅外低發(fā)射率的目的，通過對(duì)不同取向光柵結(jié)構(gòu)的空間布局進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了RCS縮減的目的，其性能測(cè)試結(jié)果如圖7b、c所示。

圖7 （a）耐熱金屬超構(gòu)表面示意圖；（b）制備樣品的高溫RCS縮減測(cè)量結(jié)果；（c）室溫下超構(gòu)表面的紅外發(fā)射特

2021年，Zhong等則將隨機(jī)金屬網(wǎng)格和編碼超構(gòu)表面相結(jié)合，設(shè)計(jì)了如圖8所示的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了基于隨機(jī)金屬網(wǎng)格的編碼超構(gòu)表面，在保持可見光到紅外高透光率的前提下，實(shí)現(xiàn)了靈活的微波操控。2021年，Liu等設(shè)計(jì)了一種由紅外屏蔽層（ISL）和微波異常反射層（MARL）組成的紅外和雷達(dá)兼容隱身超構(gòu)材料，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了紅外低發(fā)射和微波低反射，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖9a所示。

圖8 （a）隨機(jī)金屬網(wǎng)格編碼超構(gòu)表面的結(jié)構(gòu)示意圖；（b）數(shù)字單元“0”和“1”的反射相位和幅

圖9 單元和超單元的設(shè)計(jì)示意圖：（a）由MARL和ISL組成的單元結(jié)構(gòu)示意圖；（b）由單元Ⅰ-Ⅴ組成的超單元俯視圖；（c）單元Ⅰ-Ⅴ反射幅度和（d）反射相位的仿真結(jié)

總體來看，隨著研究的不斷深入，基于光子晶體、吸波超構(gòu)材料和編碼超構(gòu)材料的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料表現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢(shì)：（1）兼容隱身性能不斷提升，主要表現(xiàn)為從僅考慮控制紅外全波段（3～14 μｍ）發(fā)射率擴(kuò)展到控制溫度和實(shí)現(xiàn)紅外選擇性輻射，雷達(dá)吸波帶寬不斷提升；（2）在實(shí)現(xiàn)紅外和雷達(dá)兼容基礎(chǔ)上進(jìn)一步兼容其他頻段，主要表現(xiàn)為進(jìn)一步兼容可見光透明或變色，兼容激光隱身；（3）通過一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)紅外和雷達(dá)兼容，降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度。通過表1對(duì)目前紅外和雷達(dá)兼容隱身材料較為關(guān)注的技術(shù)指進(jìn)行了總結(jié)，可以看出基于超構(gòu)材料的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料相比基于傳統(tǒng)材料的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料在雷達(dá)吸波帶寬、紅外發(fā)射率等主要指標(biāo)上都表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能，在進(jìn)一步兼容可見光隱身、激光隱身等方面也表現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

然而，目前針對(duì)超構(gòu)材料的研究還主要集中在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行，其常見的制備工藝（如光刻工藝、平板刻蝕工藝（離子束刻蝕、電子束刻蝕、X射線刻蝕等）、絲網(wǎng)印刷以及3D打印工藝等）也普遍存在成本高、工藝復(fù)雜、對(duì)高精度儀器設(shè)備依賴性強(qiáng)等問題，一定程度上限制了超構(gòu)材料的應(yīng)用。因此進(jìn)一步發(fā)展高精度制造工藝、降低制造成本、提高隱身超構(gòu)材料在服役環(huán)境下的穩(wěn)定性是推進(jìn)其應(yīng)用的必經(jīng)之路，也必將是下一步的研究重點(diǎn)。此外，隨著人工智能探測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，武器裝備受到了更加嚴(yán)重的威脅，光譜動(dòng)態(tài)可調(diào)的隱身技術(shù)是未來發(fā)展的方向。目前可調(diào)諧超構(gòu)材料、相變材料以及電致變色/變發(fā)射率器件等光譜可調(diào)材料得到了迅速的發(fā)展，然而針對(duì)紅外和雷達(dá)兼容隱身材料的研究依然主要集中在靜態(tài)偽裝，其紅外發(fā)射率、雷達(dá)吸波頻段和強(qiáng)度等特性一旦被設(shè)計(jì)制造后就被固化下來，導(dǎo)致其只能適用于特定類型的背景環(huán)境。因此，光譜可調(diào)的動(dòng)態(tài)紅外和雷達(dá)兼容隱身材料必將是未來的研究熱點(diǎn)。

結(jié)語

基于超構(gòu)材料的紅外和雷達(dá)兼容隱身材料相較于傳統(tǒng)紅外和雷達(dá)兼容隱身材料表現(xiàn)出了優(yōu)異的兼容隱身性能，具有可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、自由度高等優(yōu)點(diǎn)。然而在材料穩(wěn)定性、制備成本和制備工藝等方面依然存在很多問題亟待解決，依然無法滿足實(shí)際工程應(yīng)用的需求，這也是后期值得深入研究的方面。結(jié)合未來發(fā)展方向，應(yīng)對(duì)人工智能探測(cè)設(shè)備的迅速發(fā)展，光譜可調(diào)的多頻譜兼容隱身材料將具有更加廣闊的研究前景。

審核編輯：黃飛

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