从可见光到近红外可调控的低热辐射率的多功能超表面

      玻璃窗在现代建筑和智慧城市环境中的广泛使用强调了透明低热辐射涂层对能源消耗的重要性。在这方面，低辐射涂料已被广泛研究，包括导电氧化物等，包括氧化铟(ITO)，铝锌氧化(偶氮)，氧化钒(VO2)，和介质-金属-介质(DMD)层堆栈。虽然各种低辐射涂料已经实现了相当大的发展，但使用高导电材料进行近红外(NIR)控制导致了RF信号的堵塞，这使得这些设备在智能城市环境中的实施存在一定的问题。为了缓解这一问题，最近的研究表明，低发射膜的亚波长图案通过断开的Ag岛重复图案来阻止均匀银膜在低射频频率范围内的阻挡特性。然而，随着第五代(5G)通信技术的发展，迫切需要开发能够在更高频率范围(可扩展至100 GHz)运行的灵活、通用的设计。超材料技术的快速发展为这一问题的决解带来了新的机遇。

       近日，加拿大电子与计算机系Geroge V. Eleftheriades等人提出了一种利用高近红外控制和低热辐射率的介电金属光谱选择性涂层的可见光和射频透明复合超表面，从而实现了一种能够提高第五代(5G)通信效率和节能的多功能超表面。与普通玻璃和低发射玻璃基板相比，所提出的金属玻璃在30 GHz时产生了92%的峰值RF传输，分别提高了20%和90%。此外，该玻璃在λ= 550 nm处具有86%的峰值光学透明性，近红外反射率优于60%，中红外反射率优于80%，对应的热发射率为0.2。该工作所提出的超表面设计具有高度的灵活性，由于其频率可伸缩性，可以在不同的频率范围内进行调优。与基于铟锡氧化物的低辐射玻璃相比，该研究提供了一种资源更为丰富的材料，同时提高5G通信效率，满足紧急智能/节能建筑/城市和自动交通应用需要的窗口系统设计。相关研究工作发表在《Advanced Optical Materials》上。（丁雷）

       文章链接：Mahdi Safari, et al, Multi-Functional metasurface: Visibly and RF Transparent, NIR Control and Low Thermal Emissivity. Advanced Optical Materials(2021) DOI: 10.1002/adom.202100176.