【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于红外隐身材料，具体涉及一种基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着科学技术的飞速发展，红外探测技术和手段也逐渐丰富起来，同时红外探测设备的精度和准确度也不断提高，如何实现目标在日益成熟的红外探测系统下的不可见或者称之为“隐身”也逐渐引发了人们的广泛关注。
2、众所周知，一切温度高于绝对零度的物体都能向外发出红外辐射，而由斯蒂芬玻尔兹曼定律可知，物体发出的红外辐射和其表面绝对温度的四次方成正比，因此当一个物体的温度高于周围环境时，它所发出的红外辐射将会有着显著地增强，从而成为了红外探测和成像系统当中十分明显的目标。而红外隐身技术则可以通过一定的技术手段改变目标的红外辐射特征，使得在红外探测系统的探测度之内目标的红外辐射和背景环境的红外辐射相同或者相近，从而实现目标在探测范围的不可见或者称为“隐身”。因此，通过红外隐身技术可以对目标的红外辐射进行调控，从而降低目标被红外探测系统探测到的概率，从而实现目标在红外探测系统下的隐身功能。
3、根据基尔霍夫定律可以知道，对于处在热平衡时的物体，其发射率和吸收率相等，因此对于目标表面发射率的调控也相当于是对吸收率的调控。通过各种红外隐身技术手段对目标的红外隐身性能进行调控，可以使得目标在红外探测下不可见，因此，人们都在大力地研究和发展各种红外隐身技术手段，红外隐身技术也渐渐成为科学家们所研究的热点。总的来说，目标实现红外隐身主要是通过使用红外隐身材料来控制自身的红外辐射特性，尤其是针对目前红外探测系统所工作的大气窗口波段，通过
4、现阶段，传统的红外隐身材料只是通过降低目标在红外波段范围内的发射率，来实现隐身和伪装的目的，这种办法虽然在一定程度上可以减小物体的红外辐射和被探测到的可能性。但是由于发射率的降低，物体的热量不断堆积，导致物体的温度不断升高，这又导致物体的红外辐射量不断加大，所以单纯的只改变物体在红外窗口的发射率来实现红外隐身是存在很大的不足的，并不能满足实际需求。
5、近年来超材料的兴起则为解决这一问题开辟了道路。电磁超材料(简称超材料)是一种人工微纳结构材料，它在亚波长尺度上具有人工设计的结构，并表现出天然材料所没有的非凡物理特性。超材料的典型应用之一是用于设计具有波长选择性的吸收器。通过调节超材料结构的大小和几何形状，可以得到所需的介电常数或磁导率，从而控制结构共振吸收峰在红外、微波等波段的位置，最终实现波长选择性吸收。通过超材料的结构设计，可以控制目标的吸收和发射特性，从而降低目标在大气窗口的红外隐身发射率，增加目标在非大气窗口的辐射耗散发射率，进而用于设计新型红外隐身材料。超材料隐身已经成为隐身
中的研究热点。但是，随着科学技术的不断发展，对于实现目标的红外隐身所提出的要求也越来越大，由于实际应用的需要，目标往往需要在温度更高的环境下工作，对于实现红外隐身功能的结构的热稳定性也提出了更高的要求。不仅如此，如何制备出简易、可大规模集成的红外隐身材料也成为了困扰人们的难题。
技术实现思路
1、为此，本专利技术提供一种基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料及其制备方法，解决现有技术中，由于发射率的降低，物体的热量不断堆积，导致物体的温度不断升高，这又导致物体的红外辐射量不断加大的问题；及由于隐身材料热稳定性较低，无法满足温度更高的环境下保持稳定工作，实现隐身功能的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料，包括耐高温下层和抗反射上层；所述耐高温下层采用金属mo；所述抗反射上层采用金属ge；
3、所述耐高温下层的厚度大于入射光的趋肤深度；
4、所述抗反射上层的厚度根据所述耐高温下层和所述抗反射上层形成的结构体的共振进行调节。
5、作为基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料优选方案，所述耐高温下层的厚度h1大于入射光的入射平面波趋肤深度，以使所述耐高温下层和所述抗反射上层形成的结构体的透过率趋于零。
6、作为基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料优选方案，所述耐高温下层和所述抗反射上层形成的结构体的吸收率计算公式为：
7、a＝1-t-r
8、式中，r，t和a分别为结构体的反射率、透射率和吸收率。
9、本专利技术还提供一种基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法，包括以下步骤：
10、利用传输矩阵结合仿真软件对耐高温下层和抗反射上层形成的结构体的吸收率、折射率、透过率进行计算，得到在正入射情况下所述结构体的吸收谱，通过所述吸收谱表征所述结构体的吸收率和入射光波长之间的关系；
11、对所述结构体的所述耐高温下层和所述抗反射上层进行厚度调整，计算设定厚度下所述结构体的吸收谱，得到优化的所述结构体厚度，采用磁控溅射、电子束蒸发制备优化后的所述结构体。
12、作为基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法优选方案，利用传输矩阵结合仿真软件对耐高温下层和抗反射上层形成的结构体的吸收率、折射率、透过率进行计算过程中，定义一束波长范围为3～12μm的平面波垂直入射到所述结构体的表面，并设置所述结构体的左右端为周期性边界条件，所述结构体的上下端设置端口条件。
13、作为基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法优选方案，对所述结构体的所述耐高温下层和所述抗反射上层进行厚度调整，使所述结构体的阻抗和空气阻抗相匹配，以使所述结构体的反射率为0。
14、作为基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法优选方案，所述结构体在大气窗口的吸收率低于所述结构体在非大气窗口的吸收率。
15、作为基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法优选方案，采用磁控溅射、电子束蒸发制备优化后的所述结构体过程中，在硅片上按照顺序依次进行金属mo和金属ge的沉积；
16、金属mo的溅射功率为100w，工作气压为0.5pa，沉积速率约为10nm/min；
17、金属ge的溅射功率为150w，工作气压为0.5pa，沉积速率约为20.5nm/min。
18、本专利技术具有如下优点：通过采用具有优异红外特性、耐高温以及具有良好的热稳定性的金属mo，设计了基于耐高温金属mo的新型红外隐身材料；隐身材料结构由mo/ge两层膜构成；并通过传输矩阵对两层膜结构的吸收率进行计算，得到在正入射下的吸收谱。从计算的结果来看，本专利技术可以很好的和大气红外窗口进行匹配，在大气窗口波段具有较高的吸收率，而在大气透射率高的红外窗口波段的吸收率则比较低；很好的满足了目标进行选择性辐射红外隐身的实际需求；并且结构简单，易于制备，通过磁控溅射等方式，对优化后的结构进行制备，对得到样品的红外吸收谱进行了测量，从测量结果来看，能够和理论计算所得到的结果相一致，证明了本专利技术在实际使用上的可行性，尤其是实现在高温环境本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料，其特征在于，包括耐高温下层和抗反射上层；所述耐高温下层采用金属Mo；所述抗反射上层采用金属Ge；
2.根据权利要求1所述的基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料，其特征在于，所述耐高温下层的厚度H1大于入射光的入射平面波趋肤深度，以使所述耐高温下层和所述抗反射上层形成的结构体的透过率趋于零。
3.根据权利要求1所述的基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料，其特征在于，所述耐高温下层和所述抗反射上层形成的结构体的吸收率计算公式为：
4.基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法，其特征在于，利用传输矩阵结合仿真软件对耐高温下层和抗反射上层形成的结构体的吸收率、折射率、透过率进行计算过程中，定义一束波长范围为3～12μm的平面波垂直入射到所述结构体的表面，并设置所述结构体的左右端为周期性边界条件，所述结构体的上下端设置端口条件。
6.根据权利要求5所述的基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料
7.根据权利要求6所述的基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法，其特征在于，所述结构体在大气窗口的吸收率低于所述结构体在非大气窗口的吸收率。
8.根据权利要求7所述的基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法，其特征在于，采用磁控溅射、电子束蒸发制备优化后的所述结构体过程中，在硅片上按照顺序依次进行金属Mo和金属Ge的沉积；
...【技术特征摘要】
1.基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料，其特征在于，包括耐高温下层和抗反射上层；所述耐高温下层采用金属mo；所述抗反射上层采用金属ge；
2.根据权利要求1所述的基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料，其特征在于，所述耐高温下层的厚度h1大于入射光的入射平面波趋肤深度，以使所述耐高温下层和所述抗反射上层形成的结构体的透过率趋于零。
3.根据权利要求1所述的基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料，其特征在于，所述耐高温下层和所述抗反射上层形成的结构体的吸收率计算公式为：
4.基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于耐高温金属的双层结构红外隐身材料制备方法，其特征在于，利用传输矩阵结合仿真软件对耐高温下层和抗反射上层形成的结构体的吸收率、...
【专利技术属性】
技术研发人员：张检发，全聪，古松，朱志宏，徐威，郭楚才，刘苹，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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