基于热透镜效应的被动式多波段定向能量调控表面研究

《Advanced Materials》：Direction-Selective Energy Control Using Thermal Lens

本研究针对自适应热管理、红外(IR)特征抑制及多波段光学调控等领域的定向能量控制需求，开发了一种被动式定向能量控制表面(DECS)。该结构通过热透镜阵列实现方向选择性折射，结合Au/石英图案调控红外发射率，可见着色层调节光学反射，实验证实其可在复杂环境中实现辐射特性的角度依赖性调制，为热隐身、辐射冷却等应用提供了新范式。

　　

定向能量控制是自适应热管理、红外(IR)特征抑制和多波段光学调制应用中的关键技术需求。本文提出一种定向能量控制表面(DECS)，能够在可见光和红外波段实现基于折射的被动式定向能量调控，无需外部供能。DECS包含三个功能层：方向控制层(DCL)由热透镜阵列构成，通过方向选择性折射实现对辐射特征的实时控制；红外控制层(IRCL)采用金/石英(Au/quartz)图案调制红外发射率；可见着色层(VCL)则调控可见光波段的反射特性。实验表明，DECS能够根据探测角度周期性增强或抑制辐射强度，实现热信号与光学信号的方向选择性调制。在三维楔形结构中的扩展实验进一步验证了DECS在复杂环境下的定向控制能力。该研究为多波段定向能量控制提供了可扩展、低能耗的解决方案，为被动式光谱与角度能量调控开辟了新途径，有望推动热隐身、辐射冷却、节能涂层及动态光学管理等下一代能量控制表面的发展。

（注：作者声明无利益冲突）