面向双波段热管理的透明多波段隐身薄膜：光学透明、红外隐身与高效散热的协同实现

《Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications》：Optically transparent multiband stealth film compatible with dual-band heat dissipation

本文提出一种可实现光学透明、红外多波段隐身与高效热耗散兼容的多层薄膜，其在2.5~3 μm和5~8 μm波段发射率分别高达0.831和0.820，可见光透射率超0.55，并具备超过0.6的发射率可调性。该研究通过Fabry-Pérot（FP）共振与多重反射机制实现性能优化，为军用装备窗口提供了一种兼具隐身、热管理（thermal management）与光学透明性的创新解决方案。

　　

Film structure

图1展示了光学透明多波段隐身薄膜的理想光谱透射率与发射率特性。该薄膜需在红外大气窗口波段——包括短波红外（SWIR, 1.4~2.5 μm）、中波红外（MWIR, 3~5 μm）和长波红外（LWIR, 8~14 μm）——保持低发射率，而在两个非大气窗口波段（NAW1: 2.5~3 μm 与 NAW2: 5~8 μm）则利用高发射率实现高效热耗散。

Radiative properties of the stealth film

图3展示了隐身薄膜的光谱法向（a）透射率与（b）吸收率。在可见光波段，该薄膜透射率显著，金属态总透射率达0.588，绝缘态为0.553。光谱透射率在两种状态间变化极小，其振荡行为源于Fabry-Pérot共振效应。吸收率在SWIR、MWIR和LWIR波段极低，而在NAW1与NAW2波段则显著升高，展现出优异的光谱选择性。

The stealth performance

从图6(a)可见，隐身薄膜在金属态仍表现出优异的光谱选择性发射与发射率调控特性。如图6(b)所示，金属态下红外信号强度降低超过?2，绝缘态下则降低超过?8。研究表明，红外信号强度随温度升高而进一步降低。热流密度计算证实了该薄膜在高温环境下仍具备卓越的红外隐身能力。

Conclusion

本研究成功开发出一种光学透明多波段隐身薄膜，其在三个探测波段实现低发射率红外隐身，并在NAW1与NAW2波段具备高发射率（0.831与0.820）以支持高效热耗散。发射率可调性超过0.600，可见光透射率在金属态和绝缘态分别达0.588和0.553，适用于军事装备窗口应用。其性能机制源于FP共振与多重反射效应，红外信号强度与图像分析进一步验证了其卓越的伪装性能。