项目名称: 周期结构材料红外选择性发射的SP耦合机理及热控制特性研究

项目编号: No.61471097

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 周佩珩

作者单位: 电子科技大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 选择性发射材料是通过调控材料本征发射率(吸收率)的频谱特性,实现器件和系统的红外探测、伪装、热控等功能。以周期结构为载体的材料与结构在高发射率、选择性、温度特性等诸多方面较自然材料更容易调控,但是面临工作窄带和热控制机理的问题,特别是表面等离子(SP)模式与选择性发射特性、温度调控的关系尚无定论。本项目在前期工作的基础上,提出了基于表面等离子模式耦合的红外选择性发射宽带设计方法及热辐射控制特性研究:以复合材料等效电磁特性为媒质,基于表面等离子激发、电磁谐振和红外辐射特性,建立起周期结构SP耦合的能带模型,探索复合周期结构表面等离子谐振吸波的机理;基于电磁波慢波和近场耦合的思想,以复合结构设计控制SP的空间域、频域分布,实现耦合效应,解决宽带设计多谐振耦合的难题;进行复合结构材料的热力学分析,提出新的选择性发射热控制技术。本项目对探索选择性发射材料及相关理论基础具有重要意义。

中文关键词: 电磁材料;吸波材料;吸波薄膜

英文摘要: Selective emitting materials are desired for infrared detection, camouflage, and energy harvesting applications, due to their tunable emissivity spectra. Incorporated with periodic structure, the selective emitting composites are able to achieve exotically high emissivity, frequency selectivity, thermal stability, and other properties difficult to attain with nature materials. However, the limited operation bandwidth and the lack of thermal control mechanism are two main problems for periodic design, especially concern with the relationship between surface plasmon modes and selective emitting/temperature control. Based on our previous works, we focus on the study of wideband design and thermal radiation control of infrared selective emission based on the coupling of surface plasmon modes. According to the properties of plasmon excitation, electromagnetic resonance and infrared radiation in the material and periodic structure as effective electromagnetic characteristics, energy band structure will be build for the periodic structure, to explore the mechanism of surface plasmon resonance absorption in composite periodic structure. Composite structure design based on the concepts of slow wave and near-field coupling for electromagnetic wave will be investigated systematically to solve the problem of multiresonance coupling for wideband design by optimizing the spatial/frequency domain distribution of thermal radiation wave and exciting SP coupling. At last, thermal analysis will be conducted to introduce a new thermal control technique based on selective emission. The proposed studies will promote the development of selective emitting material and relevant theories.

英文关键词: electromagnetic material;absorbing material;absorbing thin film

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