【摘要】：紅外吸波材料在紅外熱成像、紅外探測、紅外致冷等方面都有廣泛的應用。并且隨著微細加工工藝的進步,紅外吸波材料正在向著柔性方向發(fā)展,目前的柔性紅外吸波材料在制備過程中工藝過程繁瑣。本論文以磁諧振機理和現(xiàn)有微細加工工藝為基礎,設計了一種柔性紅外吸波結構,并通過CST軟件仿真研究了結構中各個參數(shù)對于吸波效果的影響,之后結合現(xiàn)有微細加工工藝制備了這一柔性紅外吸波結構;同時以熱輻射理論為基礎,將紅外吸波結構作為輻射表面,研究了不同模型下熱輻射情況。本文研究及結論主要包含以下幾個方面:(1)本文通過磁諧振原理及其等效電路圖設計出所需柔性紅外吸波結構,并結合微細加工工藝進行優(yōu)化,之后利用CST仿真軟件討論了結構幾何尺寸對該結構吸收效果的影響。結果表明,當紅外吸波結構的金屬使用Al,介質(zhì)使用Al_2O_3,單元尺寸為4μm時,它的吸收峰為9μm;同時磁諧振型柔性紅外吸波結構的吸收峰位置以及吸收強度與柔性紅外吸波結構的單元尺寸、頂層金屬厚度以及介質(zhì)層厚度有關。通過計算及軟件優(yōu)化,最終結構的單元尺寸為4μm,周期尺寸為10μm,頂層金屬Al的厚度為100nm,中間介質(zhì)Al_2O_3的厚度為200nm,底層金屬Al的厚度為1.2μm;(2)通過對光刻技術以及電子束真空鍍膜技術工藝參數(shù)的優(yōu)化,制備出柔性紅外吸波結構。研究表明,光刻過程中,為了讓圖形截面形成倒梯形,應當控制甩膠速3000pr/s,反轉(zhuǎn)烘時間125s,泛曝光時60s,顯影時間24s;在鍍膜過程中,金屬薄膜的鍍膜速率應較快,氧化物薄膜的鍍膜速率應較慢;(3)根據(jù)紅外熱輻射的基本理論,結合仿真軟件討論了兩種輻射模型中表面輻射特性對降溫效果的影響。結果表明,在單選擇性輻射表面模型中,每種溫度條件對應一種最佳的高發(fā)射率窗口的位置及帶寬,并且根據(jù)實驗結果證明,在700K條件下,發(fā)射窗口的中心位置為6μm,帶寬為1.7μm,其表面溫度比低發(fā)射率表面溫度低24.7K;在面對面熱輻射模型中,發(fā)現(xiàn)兩個表面的最優(yōu)高發(fā)射率窗口位置與其表面溫度有關,并且發(fā)射率的改變對于兩個表面溫度的變化情況也不同,同時環(huán)境溫度比兩表面溫度低時對結果影響不大,但接近兩表面溫度時會影響降溫結果。
【圖文】：

(c) (d)-1 Hossian 制作的紅外吸波材料及輻射致冷實驗圖。(a)紅外吸波材料的結構示意圖；外吸波材料的吸收曲線圖；(c)不同發(fā)射強度下的輻射致冷效果曲線圖；(d)不同注量強度下的輻射致冷效果曲線圖[18]但是，上述論文中對于輻射致冷的研究主要還是在將選擇性發(fā)射表面的中在大氣窗口處，并沒有更深層次討論選擇性發(fā)射表面的輻射特性對輻影響。另外，目前所討論的紅外致冷都是在陽光下討論其相比環(huán)境說降，然而現(xiàn)實中存在更多種情況，例如多個發(fā)熱體存在于同一個密閉空間現(xiàn)面對面熱輻射情況。因此本論文主要研究了表面輻射特性的影響，例性輻射表面的高發(fā)射率窗口位置以及其帶寬的影響；面對面選擇性輻射發(fā)射率窗口位置、帶寬以及發(fā)射率的影響。為了實現(xiàn)輻射致冷，目前科研工作者所使用的方案是制備紅外吸波材料制備的紅外吸波材料作為輻射致冷中的輻射表面進行研究。這是因為根夫定律，穩(wěn)態(tài)情況下，材料的吸收率等于其發(fā)射率，因此，，可以通過改

(c) (d)作的開口環(huán)形柔性紅外吸波材料。(a)柔性結構示意圖；(b)樣品形硬質(zhì)樣品的場增強光譜曲線圖；(d)不同電場強度下樣品的吸收曲多科研工作者在Zhao制作柔性紅外吸波材料的制備基礎Jiang等人[33]通過在PI這一柔性材料上設計十字形結構，從收效果。Li等人[34]通過在PMMA這一柔性材料上進行多層而在1.7μm處有良好的吸收效果。Krzysztof等人[35]通過在
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN213

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本文編號：2672756