论文信息：
B. Qin, Y. N. Zhu, Y. W. Zhou, M. Qiu, and Q. Li, Whole-infrared-band camouflage with dual-band radiative heat dissipation, Light: Science & Applications, 12, 246 (2023).
论文链接：
https://doi.org/10.1038/s41377-023-01287-z
伪装技术旨在降低探测器捕获的信号
，以提高存活率。这涉及多波段伪装技术，考虑了自然光源和热辐射的影响。以前的工作已经探索了多种热伪装技术，包括金属/介质结构、电致变色和热致变色材料，以及纳米结构的应用。然而，一些关键方面需要更多关注。首先，
SWIR波段的伪装和对抗热辐射方面需要更多的研究
，尤其是随着SWIR技术的发展。其次，
2.5 ~ 3 μm的非大气窗口可以用于热辐射
，但目前尚未充分利用。第三，
可见/近红外波段宽带光源的伪装研究不够充分
，这些光源对物体更具普适性。
物体通常通过两种类型的信号来隐藏它们的存在：来自
外部光源的反射信号
和来
自物体本身的热发射信号
(
图1 a
)。在SWIR波段，伪装面临挑战，因为太阳光的反射和热辐射都对信号产生影响(
图1 d
)。在晴朗天气下，太阳辐照度可以与高温物体的辐照度相媲美。当物体温度高于330°C时，热辐射抑制明显。但在实际场景中，太阳辐照度较低，降低了这个临界温度，因此低发射率对SWIR伪装更有用。
在中长波红外波段，热辐射是主要信号来源，因为太阳光辐射很弱
(
图1 e
)。
低发射率适合在MWIR和LWIR波段进行伪装
。在可见光和近红外波段，主要信号来自反射太阳辐射或其他光源，而热辐射很小(
图1 c
)。因此，
低反射率在VIS和NIR波段更有利于伪装
。
图1 兼容辐射散热的全红外波段和可见光波伪装的原理。a 典型的探测波段从可见光到长波红外和两个主要的信号源：太阳辐射的反射和物体的热发射；b 理想的波长选择性发射器的吸收率/发射率光谱(黑线)设计用于对抗多波段探测器。c-e 在NIR、SWIR和MWIR波段，不同物体温度下的太阳辐射和黑体辐射的波段积分辐照度。将不同平均发射率物体的总探测信号强度( ε = 0.25、0.5、0.75)绘于实心。
如
图2 a
，该多层结构被用来调制从可见光到长波红外范围的超宽光谱。
图2 b
模拟了多层结构的吸收率/发射率谱，
图2 c
展示了电场强度和电阻损耗的分布。在VIS波段（550 nm），Ge层位于
Al
2
O
3
减反射层下方，导致电场快速衰减。在NIR范围（1.1 μm），GST层不透明，主要发生阻变损耗。而
在SWIR、MWIR和LWIR波段（分别为1.6 μm、4 μm和9 μm），电场强度和电阻损耗都受到抑制，导致这些波段的发射率较低。
在两个辐射散热带（2.6 μm和5.1 μm），光可以通过GST层传播，最后在Ni层中衰减，并且在GST和Ni层中都发生了电阻损耗。实验在4英寸的硅衬底上沉积多层结构(
图2 d
)，并在类似的衬底上使用240 nm厚的Cr薄膜作为参考。实测的吸收率谱( 300 nm ~ 14 μm)和发射率谱( 3 ~ 14μm , @ 150 ℃)在
图2 e
中给出。
图2 兼容整个红外和可见光波段的伪装结构的模拟和表征。a 用于伪装的多层结构；b 该结构的模拟吸收率谱；c 在高吸收率/发射率波段(光谱中的红色圆圈)和低发射率波段(谱图中蓝色圆圈)中，不同典型波长下的电场强度| E | (黑线)和电阻损耗Q (橙线)分布；d 设计的多层结构沉积在4英寸的硅基底上。e 测量样品和Cr参考的吸收率谱( 300 nm ~ 14 μm)和发射率谱( 3 ~ 14μm , @ 150℃)。
为评估MWIR / LWIR波段的伪装效果，使用热像仪捕获了样品的红外信号，考虑了环境的反射热辐射。在MWIR波段(
图3 a
)，200 °C时，样品的辐射温度为86.3 °C，比Cr参考低55.7 °C，比黑体参考低86.1 °C。在LWIR波段(
图3 b
)，200 °C时，样品的辐射温度为94.7°C，比Cr参考高24 °C，但低于黑体参考（约72.1 °C）。因此，
样品在MWIR / LWIR波段表现出与Cr相当或更好的伪装性能
。
图3 红外伪装( SWIR、MWIR和LWIR)演示图。将样品放置在加热台上，与Cr参比物和黑体参比物( BB )一起，加热到200 ° C。a，b 样品/ Cr / BB在MWIR和LWIR波段内的辐射温度变化以及热像图；c 样品/ Cr / BB在SWIR波段内不同加热温度下的辐射信号强度变化，以及200 ° C时的热像图。实验辐射温度(以左图中的圆圈为代表)是通过对不同加热温度下获得的热图像中矩形区域内的值进行平均计算得到的。
实验评估了辐射散热对于多波段伪装性能的影响。在
MWIR和LWIR波段
，当受到相同输入功率时，与Cr参比物相比，
样品表现出更低的表面温度
，分别降低了14.4°C和高达51.1°C(
图4 a
)。这些较低的表面温度有助于降低热负荷，
提高伪装性能。
热像仪的结果进一步证明了样品在MWIR和LWIR波段的改善伪装性能
(图4 b , c
)。因此，
辐射散热在提高多波段伪装性能中发挥了关键作用
。
