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成果简介
具有光学透明性的微波隐身技术对于日益复杂的电磁环境中的太阳能飞行器（如卫星或无人机）具有重要意义。通过用光学透明的吸收材料或装置涂覆它们，这些大型太阳能电池板可以避免被雷达探测到，同时保持太阳能的高效收集。然而，用于太阳能电池板的传统微波吸收材料/装置体积庞大且具有固定的隐身性能，这极大地阻碍了它们的实用性、多功能性。特别是，双极化微波吸收的动态调制仍然是一个挑战。
本文，上海交通大学朱卫仁在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Graphene-Based Optically Transparent Metasurface Capable of Dual-Polarized Modulation for Electromagnetic Stealth”的论文，研究提出了设计、制造、和表征光学透明和动态可调的微波吸收超表面，该超表面能够独立地为两个正交线性偏振激发进行双重调制（幅度和频率）。所提出的超表面的可调性由精心设计的各向异性元原子保证，该元原子由图案化的石墨烯结构，其对不同极化的电磁响应可以通过偏置电压进行动态和独立控制。
这种基于双重可调性超表面石墨烯吸收是通过实验测量的，这与这些数值结果非常吻合。作者进一步建立了一个等效集总电路模型来分析可调薄层电阻之间的物理关系石墨烯和超表面的偏振无关调制。考虑到光学透明性和灵活性的优势，所提出的微波吸收超表面显著增强了复杂场景下的多任务隐身性能，并具有用于先进太阳能设备的潜力。
图文导读
图1. (a) 涂有光学透明超表面的飞机上的太阳能电池板示意图。(b) 双调制超表面的概念图及其基本工作原理。(c) 超表面单元元素的三维视图
图2. (a) 有图案的照片石墨烯夹层。(二)石墨烯具有光学透明度和灵活性的超表面。(c) 测量装置示意图。对于 0-4 V 的不同偏置电压，在 (d) x – 和 (e) y -偏振入射下测量了所提出的超表面的反射系数光谱。
图3. 分别在 14.2 和 13.3 GHz 频率下 (a) x和 (b) y偏振入射波下 0 到 80° 不同入射角的模拟吸收图。在 (c) x和 (d) y偏振入射下具有 70° 大入射角的模拟吸收光谱。
图4. 所提出的超表面和相同尺寸金属板的全波模拟散射模式，不同曲率 (a-c) K = 0, (d-f) K = 8, 和 (g-i) K = 16 under x – 或y -偏振入射
小结
总之，在光学透明吸收材料的固定功能范围之外，我们实验性地提出了一种基于石墨烯高度透明的超表面，在两个偏振通道中具有双可调调制。由于光学透明性、结构灵活性和超薄厚度，本文的超表面可用于太阳能电池板上的保形涂层，以防止微波雷达的检测，而不会导致太阳能显著退化。该工作将多任务隐形技术集成到太阳能设备中，这可能为跨波长先进光电设备的开发铺平道路。
文献：
https://doi.org/10.1021/acsami.2c04414
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