全向自隐形材料的构造机理与方法研究

Traditional stealth technology makes the object invisible in a specific direction by coating absorptive material to reduce its reflection in this specific direction, and thus be out of operation for multistation radars. The optical transformation cloak bends the impinging electromagnetic waves around a specific region and makes the object inside the region invisible in all directions, using inhomogeneous material with extremely complicate constitutive parameters, and thus far from the practical engineering application. In this project, based on this applicant's previous research, the specific theory and method for the realization of polarization and incident-angle independent invisible material in free space will be studied, for physically achieving metal- dielectric composite and all- dielectric invisible material samples in microwave and investigating their electromagnetic properties. These polarization and incident-angle independent invisible solid materials can be used not only as perfect radomes, but also to construct invisible weapon, aircraft, and architecture, and so on. These make this research have significant values in scientific research and important application values for practical engineering.

传统隐形技术通过在物体表面覆盖电磁波吸收材料减小物体在特定方向的散射来实现物体的单向隐形，这种技术对多站雷达失效。基于坐标变换的隐身衣技术通过完美匹配绕行探测波来实现物体的全向隐形，但所用材料电磁参数复杂而难以应用。本项目拟基于申请人的前期研究成果，利用人工电磁材料色散精确可控原理，研究构造具有与自由空间相同电磁响应的全极化、全向自隐形“粒子”及其构成的自隐形固态电磁真空材料的机理和方法，物理实现微波频段的金属-介质复合自隐形材料及全介质自隐形材料实验样品，并对其电磁特性展开相关的实验研究。这种全极化、全向自隐形的固态电磁真空材料除了可直接用作完美雷达天线罩外，还可以用来建造各种隐形武器、飞行器、军事建筑等，具有重要的科学研究意义及工程应用价值。

隐形技术是一种可以降低物体的电磁散射使其在一定范围内不易被雷达系统发现的高科技技术，已成为了集陆、海、空三维一体的现代战争中最为重要突防战术技术手段，受到世界各国政府的高度重视。本项目研究针对隐形技术研究中的透明隐形概念，基于人工电磁材料的色散控制方法，开展了自由空间全向匹配透明材料、透明自隐形材料的设计研究，拟突破传统隐形技术使用的吸波材料仅能对特定角度的单站雷达实现隐形的技术瓶颈，探索新体制隐形概念。课题组通过构造三维亚波长电、磁谐振结构控制每个单元的宏观电磁参数，使其在工作频带内满足特定参数形式，物理实现了太赫兹频段的全向匹配透明材料以及微波频段的全向透明自隐形材料。课题组对上述材料进行了实际加工，构造了电大尺寸的透明材料、透明自隐形材料样品，实验测量结果与理论分析、全波仿真结果一致。所实现的这种自由空间电磁透明材料、自隐形材料除了可直接用作完美雷达天线罩外，还可以用来建造各种隐形武器、飞行器、无人机、潜艇、导弹外壳、军事建筑等，极大推进了新型隐形技术的实际工程应用。在本项目相关研究方向，团队共发表与本项目研究相关且标注本项目资助号的SCI论文16篇，其中第一标注SCI论文7篇，申请获得的相关授权国家发明专利12项。