【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于红外-雷达兼容隐身领域，尤其涉及一种在3-5μm和8-14μm波段的红外隐身，并且在微波段吸波的超宽带吸波体。
技术介绍
1、近年来，可见光、红外、雷达和激光探测技术的发展已经取得了显著进步，传统的单波段雷达、红外等探测技术已无法满足当今和未来军事发展的需求。因此，多波段兼容隐身技术的需求日益重要，以提高武器和装备在战场上的生存能力。在各种探测方法中，雷达(微波)和红外探测是最常用的。因此，近期工作中明确显示，微波和红外兼容隐身技术的发展已成为多波段兼容隐身的主要研究领域。红外隐身需要高反射率和低辐射率，而雷达隐身则需要低反射率和高吸收率。在传统材料中，无法同时兼顾良好的红外隐身和雷达隐身性能。为实现红外-雷达兼容的目标，研究人员广泛探索了复合涂层材料，包括纳米材料、光子晶体和导电聚合物，在独立调制电磁波的同时实现宽带微波吸收和有效的热红外屏蔽时面临挑战。而超材料在操纵电磁波方面具有更强的灵活性和自由度，可以同时实现低的红外发射率和高的微波吸收，成为解决这些挑战的非常有希望的解决方案。
2、红外隐身效果受温度和红外发射率的影响。因此，通过热屏蔽和在红外光谱(3-5μm和8-14μm)中使用低发射率材料，可以实现红外隐身。雷达隐身材料可分为两类：吸收型隐身材料(雷达吸波材料)和扩散型隐身材料(相位抵消)。本专利技术主要研究吸收型隐身材料，利用具有高的电磁损耗或磁损耗的材料来吸收来袭的雷达波，以实现雷达隐身。研究人员通常使用高阻抗表面进行吸收，尤其是电阻加载频率选择表面。然而，这种方法的吸收带宽较窄，无法满
3、目前，已有基于电阻膜的红外-雷达双隐身超材料研究，如文献(zhang c,wu x,huang c,et al.flexible and transparent microwave–infrared bistealth structure[j].advanced materials technologies,2019,4(8).)提出了一种柔性透明的微波-红外双稳态结构，该结构在7.5-18ghz的rcs缩减了10dbm2，但其对低频难以吸收，对带宽的拓展仍有提升的空间。
4、目前，也有基于多层电阻膜的超宽带红外-雷达双隐身超材料研究，如文献(dingz,bian w,jing n,et al.ultra-wideband flexible radar-infrared bi-stealthabsorber based on a patterned graphene.[j].optics express,2023,31(2):1969-1981.)出了一种利用三层不同图案的石墨烯电阻膜的吸收体，它用于雷达-红外双重隐身应用并且具有低红外发射率、超宽带、柔性的良好特性，并且具有良好的角度稳定性，但是具有厚度较厚的缺点。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，具有超宽带，极化不敏感，红外发射率低，高吸收率，低剖面的特点。
2、技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，包括由多个周期单元结构形成的阵列，周期单元结构包括底部反射层、三层雷达吸收层、顶部红外屏蔽层以及泡沫层，底部反射层与三层雷达吸收层各层之间设有不同厚度的所述泡沫层；所述顶部红外屏蔽层由基底上的方形金属阵列构成，每个金属阵列单元由中央正八边形和四周的正直角三角形构成，所述正直角三角形和正八边形之间设有间隙，相邻两个金属阵列单元的正八边形之间留有间隙，每两行两列金属阵列单元之间的正直角三角形构成方片结构；三层雷达吸收层中各层电阻膜图案均为90°旋转对称的图案，由下至上第一层至第三层分别为单片方片、2×2方片阵列、4×4方片阵列结构，方片边长逐层减少，方片之间的间隙逐层增加。
4、作为优选，所述底部反射层和三层雷达吸收层均由电阻膜和pet衬底构成。
5、作为优选，所述顶部红外屏蔽层由铜片阵列和f4b基底构成。
6、作为优选，所述泡沫层为pmi泡沫层。
7、作为优选，所述周期单元结构边长为17.6mm，所述顶部红外屏蔽层的方形金属阵列为周期边长为0.8mm的22×22的铜图案阵列。
8、作为优选，红外屏蔽层的红外发射率根据公式εtotal＝εcfc+εd(1-fc)计算其中εtotal,εc,εd分别代表整体、金属、介质衬底的红外发射率，并且fc代表金属的占空比；通过调整正八边形的高和正八边形与正直角三角形之间的间隙调整红外发射率。
9、作为优选，所述三层雷达吸收层中衬底的厚度相同。
10、作为优选，三层雷达吸收层与底部反射层中间的泡沫层厚度不同，通过不同的厚度的泡沫层将吸收层间隔开来以达到阻抗匹配的效果，并且多层吸收层相互叠加，增加其从低频到高频的谐振点以达到拓宽带宽的效果。
11、作为优选，三层雷达吸收层中的电阻膜的阻值不同。
12、作为优选，在f4b衬底上采用印刷电路板技术生成红外屏蔽层的正八边形片和方片阵列的铜材料结构；在不同雷达吸收层的pet衬底上通过溅射技术生产出电阻膜方形阵列。
13、有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
14、1.超宽带吸收：本专利技术通过多层雷达吸收层的堆叠实现多谐振以拓宽带宽，通过每一层不同方形阵列以及方形大小可以形成不同的谐振，以形成从低频导高频不同频点的吸收峰，最终在2.164–18.25ghz带宽内形成吸收率大于90％超宽带吸收。
15、2.吸收率高以及角度稳定性较好：本专利技术在吸收带宽内可以实现90％以上的宽带吸收，通过调整整体厚度以实现阻抗匹配，逼近理论中的完美吸收；并且在te波入射下，其入射角度在30°以内其在吸收带宽内可以基本上实现超过90％的带宽吸收，在tm波的入射下其角度稳定性可以达到45°。
16、3.低剖面：本专利技术通过不同层之间的结构设计增强了吸收效果，并且将泡沫层作为中间层，由于其低介电常数的特性，可以使空气中的电磁波多次反射，从而促使能量的损耗，增强吸收，从而减小相对厚度。本专利技术实验例的整体厚度为0.0931λl，λl为最大的工作波长，相对厚度较现有其他设计较薄。
17、4.本专利技术不仅有雷达隐身的功能，还有较好的红外隐身性能。本专利技术的红外屏蔽层中金属材料红外发射率小于0.1，而衬底的红外发射率接近0.9；本专利技术的红外屏蔽层中的金属材料由正八边形以及四周的直角三角形构成，使其具有较高的占空比，为76.97％；因此，整体红外发射率小于0.284，实现了低的红外发射率；并且在相同的占空比下本专利技术比传统方形结构透射系数更高。
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1.一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，包括由多个周期单元结构形成的阵列，周期单元结构包括底部反射层、三层雷达吸收层、顶部红外屏蔽层以及泡沫层，底部反射层与三层雷达吸收层各层之间设有不同厚度的所述泡沫层；所述顶部红外屏蔽层由基底上的方形金属阵列构成，每个金属阵列单元由中央正八边形和四周的正直角三角形构成，所述正直角三角形和正八边形之间设有间隙，相邻两个金属阵列单元的正八边形之间留有间隙，每两行两列金属阵列单元之间的正直角三角形构成方片结构；三层雷达吸收层中各层电阻膜图案均为90°旋转对称的图案，由下至上第一层至第三层分别为单片方片、2×2方片阵列、4×4方片阵列结构，方片边长逐层减少，方片之间的间隙逐层增加。
2.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，所述底部反射层和三层雷达吸收层均由电阻膜和PET衬底构成。
3.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，所述顶部红外屏蔽层由铜片阵列和F4B基底构成。
4.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻
5.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，所述周期单元结构边长为17.6mm，所述顶部红外屏蔽层的方形金属阵列为周期边长为0.8mm的22×22的铜图案阵列。
6.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，红外屏蔽层的红外发射率根据公式εtotal＝εcfc+εd(1-fc)计算其中εtotal,εc,εd分别代表整体、金属、介质衬底的红外发射率，并且fc代表金属的占空比；通过调整正八边形的高和正八边形与正直角三角形之间的间隙调整红外发射率。
7.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，所述三层雷达吸收层中衬底的厚度相同。
8.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，三层雷达吸收层与底部反射层中间的泡沫层厚度不同，通过不同的厚度的泡沫层将吸收层间隔开来以达到阻抗匹配的效果，并且多层吸收层相互叠加，增加其从低频到高频的谐振点以达到拓宽带宽的效果。
9.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，三层雷达吸收层中的电阻膜的阻值不同。
10.根据权利要求l所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，在F4B衬底上采用印刷电路板技术生成红外屏蔽层的正八边形片和方片阵列的铜材料结构；在不同雷达吸收层的PET衬底上通过溅射技术生产出电阻膜方形阵列。
...【技术特征摘要】
1.一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，包括由多个周期单元结构形成的阵列，周期单元结构包括底部反射层、三层雷达吸收层、顶部红外屏蔽层以及泡沫层，底部反射层与三层雷达吸收层各层之间设有不同厚度的所述泡沫层；所述顶部红外屏蔽层由基底上的方形金属阵列构成，每个金属阵列单元由中央正八边形和四周的正直角三角形构成，所述正直角三角形和正八边形之间设有间隙，相邻两个金属阵列单元的正八边形之间留有间隙，每两行两列金属阵列单元之间的正直角三角形构成方片结构；三层雷达吸收层中各层电阻膜图案均为90°旋转对称的图案，由下至上第一层至第三层分别为单片方片、2×2方片阵列、4×4方片阵列结构，方片边长逐层减少，方片之间的间隙逐层增加。
2.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，所述底部反射层和三层雷达吸收层均由电阻膜和pet衬底构成。
3.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，所述顶部红外屏蔽层由铜片阵列和f4b基底构成。
4.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，所述泡沫层为pmi泡沫层。
5.根据权利要求1所述的一种基于多层电阻膜的超宽带红外雷达双隐身超材料，其特征在于，所述周期单元结构边长为17.6mm，所述顶...
【专利技术属性】
技术研发人员：李飞飞，吴明徽，刘涛，吉宇博，方俊，李世银，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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