隐身手艺包括形状隐身、质料隐身和电子对抗手艺,通过吸收或消耗电磁波能量来实现隐身的目的。其中质料隐身是指使用吸波质料来吸收探测电磁波的一种隐身手艺,是现在最主要的隐身途径。吸波质料可以将电磁滋扰转化为热能而耗散掉,从而实现电磁屏障。性能优越的吸波质料要求吸收强、频带宽、质量轻且综合性能好。古板的吸波质料有铁氧体、钛酸钡,碳化硅、石墨、导电纤维等,它们通常都保存吸收频带窄或密度大的弱点。
近年来的研究发明,电磁超质料具有奇异的可调控的电磁效应,能够实现对电磁波的高吸收,为吸波质料的研究开发了一个全新的领域,成为现在吸波质料领域研究的一个热门。所谓超质料,是21世纪物理学领域泛起的一个新的学术词汇,是指一些具有自然质料所不具备的超常物理性子的人工复合结构或复合质料。超质料吸波体是由超质料结构和介质基板组成的一类复合吸波质料。
相关于古板的吸波质料,超质料吸波体具有厚度薄、质量轻、吸收强、频带可调以及质料电磁参数可设计等诸多优势,已经在隐身、成像和探测等领域显示出主要的潜在应用价值。通过优化结构模子,调控单位电谐振和磁谐振,超质料吸波体可以实现与自由空间的阻抗匹配,降低入射电磁波的反射率,并使用结构单位的介质消耗和欧姆消耗实现对电磁波的强烈吸收。这一机理战胜了衍射效应给古板吸波质料带来的厚度限制,抵达吸波质料轻薄的设计要求。
这种质料的另一个显著优点在于不需要加载集总电阻作为消耗层就可实现靠近100%的吸波率。超质料可以制备多频带和宽频带吸波体。据报道,一种由双频带电谐振子组成的超质料吸波体,在1.4THz吸收率为85%,在3THz吸收率为94%。另据报道,通过差别尺寸谐振结构的叠加,可以在太赫兹频段内使3个谐振峰融合成1个宽频的吸收带,该吸波体吸收率大于60%的带宽为1.86THz。
尚有报道基于集总元件的一种宽频带的超质料吸波体,该吸波体在2.5~4.46GHz的低频带内具有吸收率凌驾90%,半高宽抵达70%的优异吸收特征。研究还批注,基于双层六边形密排的树枝型结构的超质料吸波体,通过优化设计,可以获得在9.79~11.72GHz频率规模内高于90%的吸收率。
超质料既可以单独作为吸波质料使用,也可以与古板吸波质料复合。如通过在古板吸波质料外貌笼罩一层超质料的要领,不但可以增强古板吸波质料的吸波率,并且可以改善极化对古板吸波质料的影响。