随着现代科学技术的飞速发展,战场中的先进侦察系统对地面装备和设施形成了不可忽视的威胁。为对抗侦察,需要发展电磁隐身技术以提高装备的生存能力。根据应用波段的不同,现有的侦测技术主要有雷达、红外热像和可见光探测等。在隐身领域,针对不同波段的侦测原理,需要开发相应的隐身材料。本工作主要研究雷达和红外隐身材料。为减少雷达反射信号,常采用雷达吸波材料。为减低目标红外发射信号强度,常采用红外低发射率材料。具有亚波长结构的材料可与入射电磁波相互作用产生特殊效应,如干涉、磁共振、等离子激元极化等,为实现雷达波段（波长～cm）高吸收和红外波段（波长3～5μm和8～14 μm）低发射提供了途径。在本工作中,我们实现了完善的亚波长结构电磁特性计算方法,采用粒子群算法优化设计了具有优异雷达吸波性能和红外低发射率性能的亚波长结构。在此基础上,进行了新型雷达吸波材料和红外隐身材料的制备与性能表征。在雷达吸波材料设计与制备研究中,根据由总场波阻抗法计算得到的反射损耗公式分别获得了单层吸波材料和表面覆盖透波材料两种情况下吸波层完全吸收入射波的电磁参数匹配关系,发现磁性材料作为吸波层时相对厚度（d/λ）比介电材料更小,当完美吸波层材料的相对磁导率与介电系数之比（μr/εr）较小时所需的电磁损耗也更小。以球磨晶片状磁性羰基铁颗粒作为吸波剂,以石蜡为基材,制备了 6种不同混合比例的复合材料。基于这些材料,以总厚度（≤10 mm）和宽频（2-18 GHz和26.5-40 GHz）吸波性能为目标,采用粒子群优化算法对3层平板结构吸波材料进行了优化设计。评判宽频吸波性能的标准有3个,分别为反射损耗小于-10 dB的频段宽度占全频段的比例（fr）最高、全频段平均反射损耗（Ra）最小以及全频段最高反射损耗（Rh）最小。以最高fr为目标时,设计总厚度仅为6 mm,面密度仅为0.9 g/cm2,而反射损耗小于-10 dB的频段宽度高达27 GHz,占全频段宽度的91%。以最小Ra为目标时,设计结果在全频段的平均反射损耗为-18.22 dB,尤其在31 GHz附近有接近-70 dB的反射损耗。以最小Rh为目标时,设计结果在全频段均有小于-8.24dB的反射损耗。根据最高fr为目标的优化结果,对设计结构进行了制备,样品反射损耗测试结果与理论结果吻合较好。在低发射率红外隐身材料设计与制备研究中,采用电介质/金属/电介质（D/M/D）结构,同时实现红外低发射和可见光高透特性,与置于D/M/D结构内侧的可见光隐身涂层结合可实现红外和可见光兼容隐身。以用传输矩阵法计算的可见光透过率与红外反射率之和最高为优化目标,采用粒子群算法优化设计了ZnO/Ag/ZnO各层厚度。优化结果的可见光透过率和红外反射率分别高达90%和95%。将ZnO/Ag/ZnO覆盖于典型绿色和沙土色2种可见光隐身涂层之上,可见光隐身涂层可清晰呈现且其可见光反射率特征峰未变,验证了该结构的可见光隐身性能。利用高温加热平台进行ZnO/Ag/ZnO样品高温红外隐身实验,500℃下样品在3～5 μm和8～14 μm的辐射温度比实际温度分别低122℃和290℃,验证了该结构的高温红外隐身性能。以上结果证明了利用D/M/D结构实现红外和可见光兼容隐身的可行性。高温目标不仅需要红外隐身,通常也需要散热,而红外隐身所需的低发射率会抑制高温目标的辐射散热。鉴于高温目标的红外隐身波段主要为3～5μm,为实现高温目标的红外隐身及辐射散热,构想了具有3～5μm低发射和5～8μm高发射的材料。基于传输矩阵法和粒子群优化算法,优化设计了SiO2/Ge/SiO2/Ge多层薄膜结构,制备的样品在3～5μm具有低发射率（0.1）,在5～8 μm具有高发射率（0.7）,满足红外隐身和辐射散热的光谱特性需求。实验表明,243℃下样品在3～5μm的辐射温度比实际温度低109.4℃;当加热功率为1.5 W/cm2,样品稳态温度比Al膜低31.3℃,验证了样品的红外隐身性能和辐射散热性能。为兼顾可见光隐身、红外隐身（3～5μm和8～14μm）和辐射散热（5～8μm）,基于时域有限差分法（FDTD-Finite Difference Time Domain）和严格耦合波法（RCWA-Rigorous Couple-Wave Analysis）设计了具有微米级周期阵列孔的ZnO/Ag/ZnO光子晶体结构。制备的样品具有可见光高透及3～5μm和8～14 μm低发射的辐射特性,并且该结构利用金属阵列孔的表面等离子激元极化作用实现了 5～8μm高发射。高温红外隐身实验表明,180℃下样品在3～5μm和8～14μm的辐射温度比实际温度分别低51.5℃和88.7℃。当加热功率为0.75 W/cm2时,样品实际稳态温度比Al膜温度低14.8℃。以上实验证实了样品的高温可见光和红外兼容隐身特性和辐射散热性能。我们对雷达吸波材料的理论设计、制备以及宽频性能优化进行了研究,构建了完美吸波理论并制备了兼具厚度薄、质量轻和吸收频谱宽的羰基铁基三层结构吸波材料,为进一步提高装备雷达隐身性能奠定了理论和材料基础。在红外低发射率隐身材料研究中,我们提出了利用红外低发射和可见光高透射结构实现红外与可见光高温隐身兼容方案并基于ZnO/Ag/ZnO薄膜对其进行了验证,且提出了利用3～5 μm低发射和5～8 μm高发射结构实现高温目标3～5 μm红外隐身和非大气窗口辐射散热的方案并基于SiO2/Ge/SiO2/Ge薄膜对其进行了验证,最后提出利用3～5μm和8～14μm低发射、可见光高透以及5～8μm高发射的结构综合实现红外和可见光兼容隐身和辐射散热的方案,并基于具有周期阵列孔的ZnO/Ag/ZnO薄膜对其进行了验证。该部分工作为协调控制光和热提供了新的思路,在隐身、热管理以及能源方面均有应用价值。