仿生水基超宽带雷达隐身超材料吸收剂

《Advanced Materials》：Biomimetic Water-Based Metamaterial Absorber for Ultrabroadband Radar Stealth

仿生超材料吸波器设计通过整合凤蝶翅膀多孔结构和水介电色散特性，突破传统带宽限制。采用PDMS基体六边形水腔结构实现级联共振，水作为人工黑色素提供可调介电损耗，通过水柱高度/温度调控动态优化频响特性。实验验证在1.71-3.57GHz实现>95%吸收率，>10dB雷达散射截面抑制，结构对称性确保宽角稳定性。相较于传统刚性多层结构，具有透明、柔韧和固有流体调谐特性，为自适应伪装、电磁屏蔽等应用提供新途径。

　　

摘要

受Pachliopta aristolochiae蝴蝶翅膀分层多孔结构的启发，并利用水的固有介电色散特性，本文提出了一种仿生水基超材料吸收器。该设计打破了传统的紧凑性与带宽之间的权衡，将水基超材料与仿生结构相结合，融合了蝴蝶翅膀的分层多孔性以及水的介电色散特性，实现了前所未有的微波吸收性能。该吸收器采用聚二甲基硅氧烷（PDMS）基质中的六边形水腔结构，模仿蝴蝶翅膀的多尺度孔结构，通过级联共振来延长波的传播路径。水在此过程中起到了“人工黑色素”的作用，通过分子松弛实现可调的介电损耗；同时，通过改变水柱的高度或温度，可以动态调节吸收特性，从而实现频率变换和带宽扩展。中心对称的几何结构确保了吸收器对极化的不敏感性和宽角度稳定性。经过优化的水基单元耦合方式，实验验证其吸收率在17.11–35.74 GHz频段内超过95%，模拟得到的雷达截面积（RCS）降低了10 dB以上。实验结果与仿真结果高度吻合。与刚性多层结构相比，这种水基PDMS结构具有光学透明性、柔韧性以及内在的流体可调性，便于功能重构。凭借其在超宽带性能、角度稳定性和可扩展制造方面的优势，该吸收器为自适应伪装、电磁屏蔽和多光谱隐身技术开辟了新的应用前景。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。