西安光机所在透明吸波材料方面取得重要进展

近日，中国科学院西安光机所光子功能材料与器件研究室高通量辐射防护材料与技术研究团队在透明吸波材料方面取得重要进展，相关研究成果在线发表于工程技术领域顶级期刊Chemical Engineering Journal（影响因子15.1）。论文共同第一作者为2021级博士研究生郭晨与特别研究助理陈超博士，通讯作者为王鹏飞研究员。

透明吸波材料（Transparent microwave-absorbing material）是指一类特种功能材料，其在可见光-红外光波段具有较高的光学透过率，在微波波段吸收电磁波以实现隐身功能，当前广泛应用于航空航天、精密仪器等领域。现有的透明吸波材料主要以普通的光学玻璃作为基底，而普通的光学玻璃均为透波材料，并不具备吸波性能，需要在其表面构建特殊的吸波结构以实现透明吸波功能，这不利于透明光窗电磁屏蔽和隐身性能的进一步提升和突破。因此，兼具高光学透明度和高微波吸收的新型玻璃材料的研究是透明吸波领域的难点。

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图1.（a）系列AAW玻璃在X波段的衰减常数，45AgI-45AgPO3-10WO3玻璃样品相应的（b）反射损耗映射图,（c）二维反射损耗曲线和（d）阻抗差值图

研究团队创新性地选择AgI-AgPO3-WO3透明导电玻璃（简称AAW玻璃）为研究对象，综合研究了碘化银含量对玻璃结构、光电性能、电磁参数和微波吸收性能的影响，并通过雷达反射截面模拟对其隐身性能进行了评估。研究发现，玻璃中碘化银含量的增加导致Q2相关磷酸链的断裂和非桥接氧键的增加，导致玻璃网络结构的紧密性降低，显著提高了玻璃的电学性能、电磁参数和微波吸收性能，一定程度上减弱了光学透光率和热稳定性。具备最佳综合性能的45AgI-45AgPO3-10WO3玻璃样品在可见光和NIR范围内的透光率约为80%，并且在X波段表现出优异的吸波性能和隐身性能（RLmin=-47.18 dB，EAB=1.97 GHz，RCS缩减=31.46 dB m2），同时满足了高光学透明度和高微波吸收的要求。其吸波机理主要包括介电损耗（包括传导损耗和德拜偶极弛豫）和磁损耗（包括涡流损耗和交换共振）的协同效应，以及阻抗匹配和电磁衰减的协同效应。研究成果有望满足射频识别系统、无线通讯、显示屏等多个特定场景下透明部件的电磁波防护与隐身需求。

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图2.AAW玻璃的微波吸收机理示意图

此项研究工作得到了陕西省科技厅相关项目以及西安光机所自主部署项目的资助。

论文链接： https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.148930.