Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Electronic Thin Films and Integrated Devices, School of Optoelectronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
2 School of Electronic Science and Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
We report a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) compatible metamaterial-based spectrally selective absorber/emitter (MBSSAE) for infrared (IR) stealth, which has the low absorption/emissivity in the IR atmospheric transmission window (3 μm-5 μm, 8 μm-14 μm) and ultra-high and broadband absorption/emissivity in the IR non-atmospheric window (5 μm-8 μm). We propose a novel method for the broadband absorption/emissivity in 5 μm-8 μm with incorporation of an epsilon-near-zero (ENZ) material between the top patterned aluminum (Al) disks layer and the silicon oxide (SiO2) spacer layer. With an appropriate design, the peaks in the IR atmospheric transmission window can be suppressed while the peak intensity in the non-atmospheric window remains high. The optimized MBSSAE has an average absorption/emissivity less than 10% in 8 μm - 14 μm and less than 6% in 3 μm - 5 μm. And the average absorption/emissivity in 5 μm -8 μm is approximately over 64%. This proposed scheme may introduce the opportunities for the large-area and low-cost infrared stealth coating, as well as for the radiative cooling, spectral selective thermal detector, optical sensor, and thermophotovoltaic applications.
Metamaterials infrared stealth ENZ mode Rabi splitting broadband thermal emitter Photonic Sensors
2023, 13(2): 230231
1 中国船舶及海洋工程设计研究院，上海 200011
2 南京航空航天大学飞行器环境控制与生命保障工业和信息化部重点实验室，江苏南京 210016
3 江苏科技大学能源与动力学院，江苏镇江 212100
随着红外探测技术的发展，水幕成为舰船红外隐身研究的焦点，而对于水幕降温与水雾遮蔽两种水幕效应对红外探测特性的影响及其内在的物理机制目前尚未形成统一的认识。针对舰船 8～14.m波段的红外辐射问题，基于典型的壁式喷嘴建立壁式喷头试验系统，研究了不同喷射距离、不同喷射总流量以及不同温度钢板对壁式喷头的红外降温特性的影响。试验结果表明，当目标钢板处于中空区和中空区与覆盖区交界，红外降温速率分别为 2.03℃/min和 3.31℃/min，处于覆盖区时，喷射存在非重叠区和重叠区，非重叠区降温速率最大为 6.18℃/min，其同半径距离下的重叠区降温速率为 6.54℃/min，且此时重叠区的红外降温时长为 40 s，比非重叠区缩短了 32 s。喷射总流量的增加对钢板的降温表现出明显的增益性，并且钢板初始温度越高，壁式喷头对其的降温速率越快。此外，水幕内外的钢板温差最大可达 8.49℃，表明壁式喷头形成的水幕喷淋能有效遮掩钢板表面温度，降低舰船表面的红外可探测性，实现水幕喷淋隐身。该研究结果可对提高舰船的红外隐身性能提供技术参考。
壁式喷头 红外隐身 降温特性 水幕喷淋 wall attached nozzle, infrared stealth, cooling ch
随着红外探测技术手段的多样化发展，红外隐身技术的需求日益迫切。由于传统的红外隐身技术面临着多途径目标探测和多功能兼容的严峻挑战，因此研究光学微纳结构红外隐身技术有着十分重要的意义。基于局域共振机制的亚波长尺度的光学微纳结构，极大地丰富了人们对光的传输行为的调控。在红外隐身技术领域，光学微纳结构可以针对红外辐射特性进行材料和结构的精细化设计，从而满足理想红外隐身发射光谱的需求，为发展更加多光谱、多功能、自适应的红外隐身技术提供全新的解决方案。文中围绕红外隐身技术的相关研究，首先介绍了多层薄膜吸收体、金属表面等离子激元、基于相变材料薄膜可调吸收体、智能化设计光学微纳结构实现光谱响应的基本原理，在此基础上，重点回顾了近年来基于光学微纳结构的红外隐身技术新特点，包括多光谱红外隐身技术、多功能红外隐身技术、自适应红外隐身技术的发展现状。最后，梳理了光学微纳结构红外隐身技术所存在的不足及面临的困难并对未来的研究方向和发展趋势进行了展望。
红外隐身 热管理 超材料 选择性发射体 相变材料 infrared stealth thermal management metamaterials selective emitter phase change materials 红外与激光工程
2023, 52(6): 20230197
1 天津工业大学纺织科学与工程学院, 天津 300387
2 天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室, 天津 300387
红外探测系统的快速发展促进了对红外隐身材料的广泛研究。红外隐身材料主要是对目标的红外辐射能进行调控，主要措施是控制目标表面红外发射率和目标表面温度，使目标与背景环境的辐射能相融合，进而达到隐身的目的。概述了红外隐身的基本原理，综述了低发射率涂层材料、控温涂层材料和智能隐身材料等红外隐身材料近几年的国内外研究现状，并展望了红外隐身材料的未来。
红外隐身 基本原理 低发射率 控温材料 智能隐身材料 infrared stealth basic principle low emissivity temperature control material intelligent stealth material
南京航空航天大学 能源与动力学院 航空飞行器热管理与能量利用工业和信息化部重点实验室，江苏 南京 210016
设计了一种具有引射结构的挡板用以遮挡红外抑制器内部高温部件，同时挡板结构引射环境冷气对其自身表面降温，以大幅度降低红外抑制器红外辐射。采用数值模拟的方法研究了弓形挡板构型对红外抑制器气动性能、温度场与红外辐射强度空间分布的影响。结果表明：与无挡板结构(Case0)相比较，挡板结构将二元引射喷管的引射系数提高115%，红外抑制器的热混合效率增加273%，但红外抑制器总压恢复系数降低7%，红外抑制器3~5 μm波段壁面和气体辐射强度峰值分别降低46%和72%。与单层弓形挡板(Case1)结构相比，设计较优的双层弓形挡板(Case3)可以引射环境冷气，引射系数达到0.1左右，并将其冷端表面平均温度从638 K降低到415 K，红外抑制器3~5 μm波段壁面辐射强度峰值降低84%，气体辐射强度峰值降低80%。总体来看，弓形挡板冷端表面温度受双层弓形挡板内部引射气流、弓形挡板冷端下游滞止涡和二元混合管窄边出口附近的回流冷气三者共同影响。
红外隐身 排气系统 双层弓形挡板 二元混合管 infrared stealth exhaust system double bow-shaped baffle two-dimensional mixing duct 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210659
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室, 西安 710000
对于单幅红外图像中目标隐身伪装效果的评价, 在经典的结构相似度(SSIM)算法的基础上, 用改进四方向梯度算子提取梯度信息, 建立梯度差异函数, 替代SSIM算法中的结构相似性函数, 提出了一种基于改进梯度相似度(IGSIM)的图像相似度评价算法。根据该算法设计了红外图像均等分块数量确定实验和目标红外隐身伪装效果评价实验。结果表明: 得出的评价指标与人眼视觉特性更具一致性, 能较好地处理单幅红外图像中目标隐身伪装效果评价的问题。
图像处理 红外隐身伪装效果评价 结构相似度 改进梯度算子 image processing infrared stealth camouflage evaluation structural similarity improved gradient operator
四川大学高分子研究所，高分子材料工程国家重点实验室，四川省橡塑材料复合成型技术工程实验室，四川成都 610065
随着红外探测技术的迅速发展，如何提高**目标的红外隐身能力成为一个亟待解决的难题，研究红外隐身材料有着十分重要的意义。本文简要分析了红外隐身材料的隐身机理，综述了低红外发射率材料、控温材料、光子晶体以及智能红外隐身材料等 4类红外隐身材料近年来的研究现状，并展望了红外隐身材料未来的发展趋势。
红外隐身 低发射率 控温材料 光子晶体 智能隐身材料 infrared stealth, low emissivity, temperature cont
