इन्फ्रारेड और रडार पर अनुसंधान प्रगति-मेटामटेरियल्स पर आधारित संगत गुप्त सामग्री

आधुनिक सूचना युद्ध टोही प्रौद्योगिकियों पर बहुत अधिक निर्भर करता है, जिससे युद्धक्षेत्र की पारदर्शिता एक प्रमुख चुनौती बन जाती है। इन्फ्रारेड (आईआर) और रडार डिटेक्शन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिससे उन सामग्रियों पर शोध किया जाता है जो इन्फ्रारेड और रडार दोनों डोमेन में एक साथ गुप्त होते हैं। पारंपरिक स्टील्थ सामग्रियों की तुलना में, मेटामटेरियल {{2}आधारित आईआर और रडार {{3}संगत सामग्री काफी बेहतर प्रदर्शन दिखाती है।

इन्फ्रारेड स्टील्थ का उद्देश्य किसी वस्तु की सतह के तापमान और उत्सर्जन को कम करके आईआर सेंसर द्वारा उसकी पहचान को कम करना है। उच्च उत्सर्जन उपकरण या कर्मी अपने पर्यावरण से बिल्कुल विपरीत होते हैं, इसलिए सतह के तापमान और सामग्री उत्सर्जन को नियंत्रित करना आवश्यक है।

रडार स्टील्थ, रडार क्रॉस-{0}}सेक्शन (आरसीएस) को कम करने पर ध्यान केंद्रित करता है, यह माप है कि कोई लक्ष्य कितनी विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा को रडार पर वापस प्रतिबिंबित करता है। रडार तरंगों को बिखेरने के लिए वस्तु को आकार देकर या रडार अवशोषक सामग्री (रैम) का उपयोग करके आरसीएस को कम किया जा सकता है।

ऐसी सामग्री बनाना जो आईआर और रडार दोनों में गुप्त हो, चुनौतीपूर्ण है क्योंकि ये आवश्यकताएं विरोधाभासी हैं: आईआर स्टील्थ को कम अवशोषण/उत्सर्जन की आवश्यकता होती है, जबकि रडार स्टील्थ को उच्च अवशोषण की आवश्यकता होती है। शोधकर्ता दो मुख्य रणनीतियों का उपयोग करते हैं:

एकल -सामग्री समाधान जो कम आईआर उत्सर्जन को उच्च रडार अवशोषण के साथ जोड़ते हैं।

मिश्रित समाधान जो अपने संबंधित गुणों को बरकरार रखते हुए आईआर - और रडार - स्टील्थ सामग्रियों को अलग करते हैं।

पारंपरिक एकल सामग्री दृष्टिकोण में प्रवाहकीय पॉलिमर, नैनोमटेरियल और डोप्ड ऑक्साइड अर्धचालक शामिल हैं। हालाँकि, मेटामटेरियल्स एक नया प्रतिमान प्रस्तुत करते हैं।

मेटामटेरियल्स सबवेवलेंग्थ इकाई संरचनाओं से बनी इंजीनियर्ड सामग्रियां हैं। उनके गुण संरचना पर निर्भर करते हैं, न कि रासायनिक संरचना पर, जो विद्युत चुम्बकीय तरंगों पर असाधारण नियंत्रण को सक्षम करते हैं। मुख्य प्रकारों में शामिल हैं:

विद्युत चुम्बकीय मेटामटेरियल्स: तरंग चरण, आयाम और ध्रुवीकरण पर अनुरूप नियंत्रण की अनुमति दें।

फोटोनिक क्रिस्टल: आवधिक ढांकता हुआ संरचनाएं जो फोटोनिक बैंडगैप बनाती हैं, जो आईआर स्टील्थ के लिए उपयोगी हैं।

मेटामटेरियल्स को अवशोषित करना: समग्र संरचनाएं जो प्रतिबाधा मिलान और विद्युत चुम्बकीय अनुनाद के माध्यम से लगभग -पूर्ण अवशोषण प्राप्त करती हैं, न्यूनतम मोटाई और वजन के साथ रडार की गुप्त स्थिति की पेशकश करती हैं।

कोडित मेटामटेरियल्स: सटीक विद्युत चुम्बकीय हेरफेर को सक्षम करते हुए, प्रतिबिंब चरण को नियंत्रित करने के लिए डिजिटल डिज़ाइन सिद्धांतों का उपयोग करें।

(ए) सीपीसी नमूने के क्रॉस-सेक्शन की एसईएम छवि; (बी) 2-18 गीगाहर्ट्ज़ पर आधारित सीपीसी और ग्लास सब्सट्रेट के ग्लास के संप्रेषण तुलना वक्र; (सी) डोप किए गए एक -आयामी फोटोनिक क्रिस्टल की सूक्ष्म संरचना।

फोटोनिक क्रिस्टल-आधारित सामग्री
फोटोनिक क्रिस्टल में आवधिक ढांकता हुआ पदार्थ होते हैं जो विशिष्ट विद्युत चुम्बकीय तरंग दैर्ध्य को अवरुद्ध या संचारित कर सकते हैं। बैंडगैप को आईआर स्पेक्ट्रम में ट्यून करके, ये संरचनाएं आईआर उत्सर्जन को दबा देती हैं। फोटोनिक क्रिस्टल को रडार के साथ मिलाने से पारदर्शी परतें एक साथ आईआर और रडार को गुप्त रखने की अनुमति देती हैं। बहु-परत फिल्में, लचीले लबादे और संयुक्त प्लाज़्मा फोटोनिक डिज़ाइन का प्रदर्शन किया गया है, जिसमें दृश्यमान और लेजर रेंज सहित मल्टीस्पेक्ट्रल स्टील्थ तक विस्तारित अनुप्रयोग शामिल हैं।

मेटामटेरियल्स को अवशोषित करना
मेटामटेरियल्स को अवशोषित करने से कुल राडार अवशोषण लगभग - प्राप्त होता है। चयनात्मक आईआर विकिरण नियंत्रण के साथ स्तरित डिज़ाइन रडार अवशोषण को बनाए रखते हुए आईआर को गुप्त रखने की अनुमति देते हैं। उदाहरणों में पदानुक्रमित मेटामटेरियल संरचनाएं (एचएमएम) और पानी आधारित ट्यून करने योग्य सामग्रियां शामिल हैं जो समायोज्य आईआर उत्सर्जन को सक्षम करती हैं, जो ब्रॉडबैंड स्टील्थ के लिए वादा दिखाती हैं।

कोडित मेटामटेरियल्स
कोडित मेटामटेरियल्स इंजीनियर्ड चरण रद्दीकरण के माध्यम से आरसीएस को कम करते हैं। यादृच्छिक धातु ग्रिड और एन्कोडेड सतहों को एकीकृत करने वाले डिज़ाइन उच्च आईआर पारदर्शिता बनाए रखते हुए माइक्रोवेव के लचीले नियंत्रण को सक्षम करते हैं। उन्नत संरचनाएं दोहरी स्टील्थ क्षमताओं के लिए आईआर {{2}परिरक्षण परतों को माइक्रोवेव अवशोषक परतों के साथ जोड़ती हैं।

मेटामटेरियल {{0}आधारित आईआर और रडार {{1}संगत स्टील्थ सामग्री इस दिशा में विकसित हो रही है:

चयनात्मक आईआर विकिरण और व्यापक रडार अवशोषण बैंड के माध्यम से बेहतर दोहरी स्टील्थ प्रदर्शन।

दृश्य प्रकाश और लेजर सहित अतिरिक्त वर्णक्रमीय श्रेणियों के साथ संगतता।

संरचनात्मक जटिलता को कम करने के लिए एकीकृत डिज़ाइन।

सामग्री स्थिरता, निर्माण लागत और विनिर्माण प्रक्रियाओं में चुनौतियाँ बनी हुई हैं। वर्तमान तकनीकें, जैसे लिथोग्राफी, नक़्क़ाशी, 3डी प्रिंटिंग और स्क्रीन प्रिंटिंग, महंगी और जटिल हैं। व्यावहारिक परिनियोजन के लिए उच्च परिशुद्धता, कम लागत और टिकाऊ मेटामटेरियल विकसित करना महत्वपूर्ण है।

गतिशील, स्पेक्ट्रम{{0}ट्यून करने योग्य स्टील्थ सामग्रियां भविष्य की दिशा हैं, जो एआई द्वारा संचालित डिटेक्शन सिस्टम के खिलाफ वास्तविक समय में अनुकूलनशीलता को सक्षम बनाती हैं। चरण{{4}परिवर्तन सामग्री और इलेक्ट्रो{5}ऑप्टिकल उपकरण बहु-स्पेक्ट्रल, ट्यून करने योग्य स्टील्थ अनुप्रयोगों के लिए अवसर प्रदान करते हैं।

(ए) ताप प्रतिरोधी धात्विक मेटासतह का योजनाबद्ध आरेख; (बी) तैयार नमूने के उच्च तापमान आरसीएस कमी माप परिणाम; (सी) कमरे के तापमान पर मेटासतह की अवरक्त उत्सर्जन विशेषताएं।

मेटामटेरियल {{0} आधारित आईआर और रडार {{1}संगत स्टील्थ सामग्री दोहरे {{2}बैंड प्रदर्शन और डिजाइन लचीलेपन में पारंपरिक सामग्रियों से बेहतर प्रदर्शन करती है। हालाँकि, स्थिरता, लागत और निर्माण की चुनौतियाँ वास्तविक विश्व अनुप्रयोग को सीमित करती हैं। भविष्य का अनुसंधान उन्नत पहचान प्रौद्योगिकियों को संबोधित करने और व्यावहारिक अनुप्रयोगों को व्यापक बनाने के लिए गतिशील, स्पेक्ट्रम ट्यून करने योग्य डिज़ाइन पर ध्यान केंद्रित करेगा।

स्रोत: सामग्री रिपोर्ट, एमईएमएस, मैकेनिकल इंजीनियरिंग सामग्री
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