双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件制造技术

一种实现可见光波段高效吸波的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件。该吸波器件为纳米氧化铝孔随机阵列‑铝金属层‑纳米氧化铝孔随机阵列的三层双面纳米氧化铝孔结构，纳米氧化铝孔基本以六角形排布，但孔的尺寸以及相邻孔的中心距离具有一定的随机变化，纳米孔半径呈正态分布，半径期望为μ

Double sided partial random nano alumina pore absorber

The utility model relates to a double-sided partial random nano alumina pore absorbing device which can achieve high-efficiency wave absorption in visible light band. The device is a three-layer double-sided nano alumina porous structure with random array of nano alumina pore \u2011 aluminum metal layer \u2011 nano alumina pore random array. The nano alumina pore is basically arranged in hexagonal shape, but the size of the pore and the distance between the centers of the adjacent pores have some random changes. The radius of the nano alumina pore is normally distributed, and the expected radius is \u03bc

【技术实现步骤摘要】
双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件
本专利技术属于微纳米光学领域，涉及光场调控、电化学腐蚀，特别是一种可实现高反射损耗、低反射效率、极低透射效率的可见光波段高效吸波的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件。
技术介绍
在周期结构(例如光子晶体或光栅)中引入非序列特性可以产生一些诸如强吸收、增强透射、结构色等特殊的光学性质。铝板的阳极氧化会产生几微米厚的氧化铝层，其中包括本质上垂直于基板的圆柱形纳米孔，表面孔隙分布呈近于六角形排列的近距离排列。由于光学干扰，肉眼观察次纳米孔阵列可见光谱中出现明亮的镜面反射色。而采用化学腐蚀方法，通过降低薄膜厚度和增加孔径，可实现进一步调控该复合层的反射、透射特性。随着部队信息化水平的提高，武器装备的隐身能力的要求也越来越高。隐身材料能吸收和衰减入射的特定波段的电磁波，从而实现隐身功能。这不仅要求隐身材料具有较强的吸波能力，还要求吸波器件具有较高的小型化、集成化特性，以及大规模制备的可行性。所以，多孔材料被认为是吸波材料的最佳选择之一。综上，我们提出一种实现可见光波段高效吸波的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件。该吸波器件为纳米氧化铝孔随机阵列-铝金属层-纳米氧化铝孔随机阵列的三层双面纳米氧化铝孔结构，纳米氧化铝孔基本以六角形排布，但孔的尺寸以及相邻孔的中心距离具有一定的随机变化。该结构可实现高反射损耗、低反射效率、极低透射效率的可见光波段高效吸波，不仅满足现代光学吸波器件小型化、集成化的需求，同时二次氧化技术也大大提高大规模制备的可行性，且改变溶液种类、浓度、温度、外加电压强度可实现对随机参数的调控。本专利技术在隐身材料、电磁兼容等领域有重要的应用价值。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可实现高反射损耗、低反射效率、极低透射效率的可见光波段高效吸波的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件。该吸波器件为纳米氧化铝孔随机阵列-铝金属层-纳米氧化铝孔随机阵列的三层双面纳米氧化铝孔结构，纳米氧化铝孔基本以六角形排布，但孔的尺寸以及相邻孔的中心距离具有一定的随机变化，纳米孔半径呈正态分布，半径期望为μr，标准差为σr，相邻纳米孔的中心距离呈正态分布，中心距离期望为μa，标准差为σa，纳米孔层厚度为d1，铝金属层厚度为d2。双面纳米氧化铝孔结构可实现高反射损耗、低反射效率、极低透射效率的可见光波段高效吸波，该器件可通过二次氧化法实现大规模制备，先对高纯度的铝进行退火，再进行电化学抛光，之后将已经抛光的铝放进盛有酸的电化学池中，在一定的溶液条件下选择适当的电压和温度，进行第一次阳极氧化，形成不规则但底部为规则六边形分布的多孔氧化铝，接下来移除形成的多孔氧化层，在铝基底上留下规则的刻蚀结构，进行第二次阳极氧化，形成规则的多孔氧化铝，改变溶液种类、浓度、温度、外加电压强度可实现对随机参数的调控。本专利技术在隐身材料、电磁兼容等领域有重要的应用价值。本专利技术的优点和积极效果：所述的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件，其纳米氧化铝孔随机阵列-铝金属层-纳米氧化铝孔随机阵列的三层双面纳米氧化铝孔结构可实现高反射损耗、低反射效率、极低透射效率的可见光波段高效吸波，不仅满足现代光学吸波器件小型化、集成化的需求，同时二次氧化技术可实现双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的大规模制备，且改变溶液种类、浓度、温度、外加电压强度可实现对随机参数的调控。本专利技术在隐身材料、电磁兼容等领域有重要的应用价值。附图说明图1是可实现高反射损耗、低反射效率、极低透射效率的可见光波段高效吸波的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的结构示意图。其中：(a)是金纳米氧化铝孔随机阵列层-铝金属层-纳米氧化铝孔随机阵列层的三层结构示意图；(b)是纳米氧化铝孔随机阵列结构示意图。图2是双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的反射、透射特性。其中：(a)是双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的反射损耗；(b)是双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件在可见光波段的反射效率和透射效率。具体实施方式实施例1如图1所示，本专利技术提供的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件，该吸波器件为纳米氧化铝孔随机阵列-铝金属层-纳米氧化铝孔随机阵列的三层双面纳米氧化铝孔结构，纳米氧化铝孔基本以六角形排布，但孔的尺寸以及相邻孔的中心距离具有一定的随机变化，纳米孔半径呈正态分布，半径期望为μr，标准差为σr，相邻纳米孔的中心距离呈正态分布，中心距离期望为μa，标准差为σa，纳米孔层厚度为d1，铝金属层厚度为d2。本专利技术中双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的制作可采用二次氧化法实现大规模制备。其具体步骤如下：(1)先对高纯度的铝进行退火，再进行电化学抛光；(2)将已经抛光的铝放进盛有酸的电化学池中，在一定的溶液条件下选择适当的电压和温度，进行第一次阳极氧化，形成不规则但底部为规则六边形分布的多孔氧化铝；(3)移除形成的多孔氧化层，在铝基底上留下规则的刻蚀结构，重复第二步进行第二次阳极氧化，形成规则的多孔氧化铝。此外，改变溶液种类、浓度、温度、外加电压强度可实现对随机参数的调控。具体应用实例1双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的具体参数如下为例：该吸波器件为纳米氧化铝孔随机阵列-铝金属层-纳米氧化铝孔随机阵列的三层双面纳米氧化铝孔结构，纳米氧化铝孔基本以六角形排布，但孔的尺寸以及相邻孔的中心距离具有一定的随机变化，纳米孔半径呈正态分布，半径期望为μr＝101nm，标准差为σr＝50nm，相邻纳米孔的中心距离呈正态分布，中心距离期望为μa＝334nm，标准差为σa＝80nm，纳米氧化铝孔层厚度为d1＝2.538μm，铝金属层厚度为d2＝50μm，工作波段为可见光波段，即波长为350nm至850nm。图2是双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的反射、透射特性。其中：(a)是双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的反射损耗；(b)是双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件在可见光波段的反射效率和透射效率。从结果中可以看出，双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的反射损耗很高，在波长350nm至850nm的可见光波段内反射损耗维持在-46dB至-56dB之间；此外，双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件的反射效率低，在波长350nm至850nm的可见光波段内反射效率维持在6％至10％的区间内，同时透射效率极小，不超过0.1％。综上所述，双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件可实现高反射损耗、低反射效率、极低透射效率的可见光波段高效吸波。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现可见光波段高效吸波的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件，该吸波器件为纳米氧化铝孔随机阵列-铝金属层-纳米氧化铝孔随机阵列的三层双面纳米氧化铝孔结构，纳米氧化铝孔基本以六角形排布，但孔的尺寸以及相邻孔的中心距离具有一定的随机变化，纳米孔半径呈正态分布，半径期望为μ

【技术特征摘要】
1.一种实现可见光波段高效吸波的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件，该吸波器件为纳米氧化铝孔随机阵列-铝金属层-纳米氧化铝孔随机阵列的三层双面纳米氧化铝孔结构，纳米氧化铝孔基本以六角形排布，但孔的尺寸以及相邻孔的中心距离具有一定的随机变化，纳米孔半径呈正态分布，半径期望为μr，标准差为σr，相邻纳米孔的中心距离呈正态分布，中心距离期望为μa，标准差为σa，纳米孔层厚度为d1，铝金属层厚度为d2。


2.根据权利要求1所述的双面部分随机纳米氧化铝孔吸波器件，其特征在于其双面纳米氧化铝孔结构可实现高反射损耗、低...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡登峰，杨卓，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：天津;12