双相变热超材料实现的电磁吸收体中连续可调谐吸收带

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Abstract

超材料电磁吸收体（MMAs）正成为辐射探测、电磁隐身及光电子器件等领域的创新解决方案。传统MMAs依赖固定材料和结构来实现特定频段的电磁吸收，但当探测频段变化时，这种设计往往导致电磁隐身失效。因此，亟需研究和设计具有连续可调吸收频段的电磁吸收体，特别是能包含特定频段中间区域的吸收体，以适应变化的探测频段并实现有效隐身。为解决这一难题，我们设计了一种基于石墨的MMAs，其整合了Ni1-xFexS-VO2相变热集中器，可在高温下增强电磁吸收并实现吸收频段的连续变化。虽然相变会导致电磁参数的突变，但相变界面的连续演变使得石墨区域的温度分布可控，从而为MMAs实现连续可调的电磁吸收频段。模拟结果表明，相变显著拓宽了该吸收体的有效吸收带宽（EAB），使其从1.5 GHz扩展至6.3 GHz。此外，该系统支持宽带与窄带吸收的切换，并可实现中间吸收频段的可调谐。这种可调谐特性为主动电磁隐身、宽带通信及传感功能开辟了新可能。

Content

Conclusion

我们提出了一种基于石墨的多金属合金（MMA），该合金包含一个双相相变热集中器，以提高高温下的电磁吸收性能。集中器中相变界面的连续演变导致MMA温度分布的连续变化，从而实现电磁吸收带的连续调节。MMA在常温条件下展现出扩展的吸收带宽和降低的反射损耗，允许随温度变化进行连续调整。模拟结果显示， EAB 显著增强420%，从9.8-11.4 GHz扩展至2.8–4.4 GHz和6.7–11.5 GHz，完成完全相变后。与大多数依赖二氧化钒等相变材料的研究不同，我们的方法实现了对温度分布的控制，从而调节电磁特性。这极大地扩展了可用于超材料的可调损耗材料范围，使其能够实现窄带与宽带吸收功能之间的任意中间吸收带。这种新型可调MMA设计方法展现出卓越的调谐和传感能力，使其在电磁隐身技术、光电检测系统和生物化学传感应用方面具有高度前景。

信息来源：光学超材料

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