电磁吸收及热辐射调控技术的关键在于如何实现对材料电磁响应谱的灵活调控，亚波长尺寸的微纳结构材料为此类电磁调控提供了一种有效的解决途径。从日间被动辐射制冷的研究的兴起到电磁吸收材料厚度大幅缩减的实现，微纳结构材料都扮演了重要的角色。亚波长尺寸的微纳结构可在波长量级调控材料的电磁特性，促进材料轻量化，在电磁吸收及热辐射领域具有不可忽视的潜力。但是，此类研究仍遇到了许多亟需解决的问题，比如设计速度较慢、设计理论存在一定的缺陷、材料厚度难以进一步缩减等。

针对上述问题，本文围绕亚波长尺寸的微纳结构材料展开研究，着重研究实现电磁吸收及热辐射调控材料的快速设计以及厚度缩减的原理及方法，主要的研究内容为：

1、针对目前亚波长尺寸的微纳结构材料设计速度较慢的问题，本论文结合传输矩阵算法、等效介质理论，以及遗传算法，提出了被动辐射制冷材料的快速设计方法；利用结合悬链线场理论、传输线理论，以及遗传算法的设计方法，将微波吸波器的设计速度从小时量级缩减至秒量级。

2、现阶段的被动辐射制冷材料设计理论，通常存在提高制冷性能和降低材料厚度难以兼顾的缺陷。本论文对传统的设计理论进行修正，将太阳辐射光谱及大气透射率谱引入设计过程，优化设计后得到被动辐射制冷功率—厚度比高于其他工作2倍以上的被动辐射制冷材料。此外，考虑到玻璃窗口居多的建筑的制冷需求，本论文创新性的提出了透射式被动辐射制冷材料的概念，并设计了基于亚波长结构的透射式被动辐射制冷材料。

3、针对宽带电磁吸收材料厚度难以进一步缩减的问题，本论文基于悬链线场理论和传输线理论，结合厚度极限理论，实现了材料厚度接近厚度极限的微波宽带吸波器的设计。该设计包括单环结构和双环结构吸波器，其中单环结构吸波器反射率低于-10dB的相对带宽大于167%，厚度不超过极限厚度的101%；双环结构吸波器反射率低于-15dB的相对带宽大于127%，厚度不超过极限厚度的104%。