光波透射结构和效果窗口由于具有一起的功用而在工业中广泛的运用引起了业界的重视，寻求智能技能、智能结构及智能窗口可以跟着外界环境改动呈现出仅有变量。5G通讯技能（频段I: 0.45–6 GHz; 频段II: 24.25–40 GHz 或更高)）的运用对电磁防护提出了更高的要求。结合智能调控功用的微波隐身结构具有很高的研讨运用价值，一起完结微波吸收和光波透射成为智能微波隐身结构的要害应战。
一般规划中，首要选用榜首类导体（电子导体）规划透射率不行调控的隐身结构。第二类导体（离子导体），更多是在化学电源电解质中运用，而其本征优异的离子极化以及离子电导特性，可以赋予凝胶有用的极化损耗以及电导损耗，这类导体很少被电磁结构规划的研讨学者重视。
具有可操作性的智能结构在许多范畴都有很高的要求。但是,有一个要害的应战寻求通明窗口答应光波( m-nm波长)传输而阻断微波(cm)的波长吸收的电磁能量,专为会议的频率要求第五代移动网络(5G)。为了从根本上树立可操作的新式微波吸收结构，近来，北京理工大学方岱宁院士研讨团队最新的化学电源体系反向规划效果：初次根据通明化学电源电解质（第二类导体）规划多层光学可调电磁隐身结构。本文提出了一种新式的聚合物水凝胶，它既是光学通明资料，又是微波吸收资料。经过操作氢键网络，得到的光学通明固体凝胶可以吸收微波。风趣的是，当温度下降时，这种凝胶可以终究靠将无定形状况转化为多晶状况而转变为光学不通明状况。这种离子导电凝胶在15 - 40GHz规模内具有有用的微波吸收才能，掩盖5G频段的一个分支。该研讨成果提出了一种运用离子导电凝胶规划和制作可操作微波隐身结构的新策略。该效果以“Ionic Conductive Gels for Optically Manipulatable Microwave Stealth Structures”为题宣布在世界尖端综合性期刊Advanced Science（IF=15.804）上。
图1 光学通明凝胶及通明多层结构规划、制备与表征：(a)室温下光学通明多层隐身结构；(b) 不同凝胶在紫外可见光规模内的透射光谱；(c)不同凝胶的制备配比；(d) 不同凝胶的黏度测验；(e) 不同凝胶的介电常数实部；(f) 不同凝胶的介电常数实部。
本研讨团队初次根据第二类光学通明导体，离子导体为极化以及损耗介质，选用水溶性聚乙烯醇作为吸波资料，研讨水相聚乙烯醇基凝胶的微波吸收机理标明高极性水分子在介质损耗方面临电磁波的衰减起着至关重要的效果（如图1所示）。一起，参加具有羟基官能团和磷酸分子的聚乙烯醇聚合物，使水分子以交联氢键网络的方式具有必定的流动性。当温度下降到零度以下时，聚乙烯醇水溶液中的凝胶会变成多晶，然后构成具有散射光波才能的不通明凝胶。这种光学特性由于水溶性聚乙烯醇基凝胶具有温度依靠的结晶改换才能而发作改动。对复介电常数的研讨标明液态和固态相的聚乙烯醇基凝胶极性分子对电磁波有不同的灵敏度，其间液态相对于电磁波愈加灵敏然后发生更多的介电损耗，而半固体凝胶相由于具有更多结实的氢键网络结构，在电磁场中极化程度会被按捺，完结电磁参数的调控。
图2 根据光学可切换通明凝胶的300 X 300 mm2多层结构规划与弓形法实测：根据最优凝胶选用(a)单层凝胶与(b)双层凝胶规划多层结构的功率损耗密度散布；(c)选用单层凝胶与(d)选用双层凝胶的多层隐身结构优化；(e)弓形法实测多层透光隐身结构；(f) 仿真规划成果与弓形法实测成果比照。
经过挑选功用最优凝胶，经过多层通明结构规划了一种根据离子导体水凝胶的高透电磁隐身结构，经过建模仿真与参数迭代优化获得了具有宽频隐身特性的多层结构（图1）。根据优化规划成果，构建了具有多层光学通明的宽频隐身结构，经过弓形法实测与仿真成果比照，验证了规划的电磁隐身结构具有优异的宽频电磁隐身特性。一起，温度可调控的氢键网络完结光通明与不通明的切换（图3），并且在宽温度下均能坚持优异的离子电导率，将凝胶电导损耗维持在一个较安稳的温度规模。在光透射率切换的一起，该结构的有用隐身频率规模(15-40 GHz)可以掩盖5G通讯频段中的频段II部分，不只经过拓宽第二类通明导体，集成微波吸收和光波透射功用的新式光学结构取得了新打破，一起还为开发新式可调控功用微波隐身结构及智能光学结构提出了新思路。
图3 不同透光状况下的多层隐身结构进行功用实测：(a)室温下光学通明多层隐身结构；(b) -20摄氏度下光学不通明多层隐身结构；(c)运用单层凝胶的多层隐身结构的常温通明状况下实测电磁隐身功用；(d) 运用单层凝胶的多层隐身结构的-20摄氏度下非透光状况下实测电磁隐身功用；(e) 运用双层凝胶的多层隐身结构的常温通明状况下实测电磁隐身功用；(f) 运用双层凝胶的多层隐身结构的-20摄氏度下非透光状况下实测电磁隐身功用；(g)温度调控的透光试验验证；(h) 20~30 °C下凝胶的离子电导率。
该研讨工作在先进结构技能研讨院首席科学家方岱宁院士指导下，陈明继副教授、陈浩森副教授、雷红帅副教授、宋维力副教授（一作）等一起协作完结。完结单位包含北京理工大学先进结构技能研讨院（榜首完结单位）和中国科学院空间运用工程与技能中心。
文章链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.201902162
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