發(fā)布時(shí)間：2020-05-20 14:23

【摘要】：紅外吸波材料在紅外熱成像、紅外探測(cè)、紅外致冷等方面都有廣泛的應(yīng)用。并且隨著微細(xì)加工工藝的進(jìn)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(guò)程中工藝過(guò)程繁瑣。本論文以磁諧振機(jī)理和現(xiàn)有微細(xì)加工工藝為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一種柔性紅外吸波結(jié)構(gòu),并通過(guò)CST軟件仿真研究了結(jié)構(gòu)中各個(gè)參數(shù)對(duì)于吸波效果的影響,之后結(jié)合現(xiàn)有微細(xì)加工工藝制備了這一柔性紅外吸波結(jié)構(gòu);同時(shí)以熱輻射理論為基礎(chǔ),將紅外吸波結(jié)構(gòu)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(jié)論主要包含以下幾個(gè)方面:(1)本文通過(guò)磁諧振原理及其等效電路圖設(shè)計(jì)出所需柔性紅外吸波結(jié)構(gòu),并結(jié)合微細(xì)加工工藝進(jìn)行優(yōu)化,之后利用CST仿真軟件討論了結(jié)構(gòu)幾何尺寸對(duì)該結(jié)構(gòu)吸收效果的影響。結(jié)果表明,當(dāng)紅外吸波結(jié)構(gòu)的金屬使用Al,介質(zhì)使用Al_2O_3,單元尺寸為4μm時(shí),它的吸收峰為9μm;同時(shí)磁諧振型柔性紅外吸波結(jié)構(gòu)的吸收峰位置以及吸收強(qiáng)度與柔性紅外吸波結(jié)構(gòu)的單元尺寸、頂層金屬厚度以及介質(zhì)層厚度有關(guān)。通過(guò)計(jì)算及軟件優(yōu)化,最終結(jié)構(gòu)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(guò)對(duì)光刻技術(shù)以及電子束真空鍍膜技術(shù)工藝參數(shù)的優(yōu)化,制備出柔性紅外吸波結(jié)構(gòu)。研究表明,光刻過(guò)程中,為了讓圖形截面形成倒梯形,應(yīng)當(dāng)控制甩膠速3000pr/s,反轉(zhuǎn)烘時(shí)間125s,泛曝光時(shí)60s,顯影時(shí)間24s;在鍍膜過(guò)程中,金屬薄膜的鍍膜速率應(yīng)較快,氧化物薄膜的鍍膜速率應(yīng)較慢;(3)根據(jù)紅外熱輻射的基本理論,結(jié)合仿真軟件討論了兩種輻射模型中表面輻射特性對(duì)降溫效果的影響。結(jié)果表明,在單選擇性輻射表面模型中,每種溫度條件對(duì)應(yīng)一種最佳的高發(fā)射率窗口的位置及帶寬,并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)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(duì)面熱輻射模型中,發(fā)現(xiàn)兩個(gè)表面的最優(yōu)高發(fā)射率窗口位置與其表面溫度有關(guān),并且發(fā)射率的改變對(duì)于兩個(gè)表面溫度的變化情況也不同,同時(shí)環(huán)境溫度比兩表面溫度低時(shí)對(duì)結(jié)果影響不大,但接近兩表面溫度時(shí)會(huì)影響降溫結(jié)果。
【圖文】：

(c) (d)-1 Hossian 制作的紅外吸波材料及輻射致冷實(shí)驗(yàn)圖。(a)紅外吸波材料的結(jié)構(gòu)示意圖；外吸波材料的吸收曲線圖；(c)不同發(fā)射強(qiáng)度下的輻射致冷效果曲線圖；(d)不同注量強(qiáng)度下的輻射致冷效果曲線圖[18]但是，上述論文中對(duì)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(méi)有更深層次討論選擇性發(fā)射表面的輻射特性對(duì)輻影響。另外，目前所討論的紅外致冷都是在陽(yáng)光下討論其相比環(huán)境說(shuō)降，然而現(xiàn)實(shí)中存在更多種情況，例如多個(gè)發(fā)熱體存在于同一個(gè)密閉空間現(xiàn)面對(duì)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(duì)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(shí)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(jìn)行研究。這是因?yàn)楦蚨�，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(guò)改

(c) (d)作的開(kāi)口環(huán)形柔性紅外吸波材料。(a)柔性結(jié)構(gòu)示意圖；(b)樣品形硬質(zhì)樣品的場(chǎng)增強(qiáng)光譜曲線圖；(d)不同電場(chǎng)強(qiáng)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(chǔ)Jiang等人[33]通過(guò)在PI這一柔性材料上設(shè)計(jì)十字形結(jié)構(gòu)，從收效果。Li等人[34]通過(guò)在PMMA這一柔性材料上進(jìn)行多層而在1.7μm處有良好的吸收效果。Krzysztof等人[35]通過(guò)在
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN213

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本文編號(hào)：2672756