[發(fā)明專(zhuān)利]一種電磁透明的超材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110061851.3
• 申請(qǐng)日: 2011-03-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102479998A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉若鵬;廖臻;欒琳;趙治亞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q15/00
• 分類(lèi)號(hào): H01Q15/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超材料，尤其涉及一種電磁透明的超材料。

背景技術(shù)

電磁透明材料是指能透過(guò)電磁波且?guī)缀醪桓淖冸姶挪ǖ男再|(zhì)(包括能量)的材料。其廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事裝備以及無(wú)線(xiàn)電裝備等領(lǐng)域，其功能為滿(mǎn)足微波-毫米波信號(hào)的接收、傳輸、放大、混頻、發(fā)射等性能要求或避免入射電磁波大量反射從而達(dá)到避開(kāi)對(duì)方雷達(dá)探測(cè)的目的。傳統(tǒng)的電磁透明材料是采用纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料，該樹(shù)脂基復(fù)合材料的透明性能與纖維種類(lèi)、樹(shù)脂基體以及復(fù)合材料界面性能相關(guān)，纖維和樹(shù)脂基體對(duì)材料透明性能的影響取決于其本身的介電特性。由于此類(lèi)傳統(tǒng)電磁透明材料其透明性能取決于其材質(zhì)本身的透明特性，當(dāng)外部環(huán)境較惡劣，例如高溫高壓時(shí)，傳統(tǒng)電磁透明材料的物理特性與透明特性均受限制，因此其適應(yīng)面窄。且傳統(tǒng)電磁透明材料的電磁參數(shù)調(diào)節(jié)復(fù)雜，針對(duì)不同的電磁波頻段需要分別調(diào)節(jié)傳統(tǒng)電磁透明材料的成分以及組分，其需要大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并且制作成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種電磁透明特性不受外部環(huán)境影響且電磁參數(shù)調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單、制作成本低的電磁透明的超材料。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是提供一種電磁透明的超材料，其包括：基材、周期排列于該基材內(nèi)部的多個(gè)人造金屬微結(jié)構(gòu)；當(dāng)電磁波通過(guò)該超材料時(shí)該人造金屬微結(jié)構(gòu)等效為由三個(gè)相同的二維電路共中心點(diǎn)兩兩垂直而構(gòu)成的三維電路，該二維電路由電感支路以及對(duì)稱(chēng)并聯(lián)于該電感支路的二條相同的電容支路組成，其中共交點(diǎn)且兩兩垂直的三條該電感支路構(gòu)成該三維電路的三條主軸；該三維電路對(duì)應(yīng)于該電磁波的頻段使得該電磁波通過(guò)該超材料時(shí)該超材料的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率均基本為1。

該人造金屬微結(jié)構(gòu)包括共中點(diǎn)相互交叉的第一金屬分支、第二金屬分支和第三金屬分支；兩條第四金屬分支中點(diǎn)位于該第二金屬分支兩端且與該第一金屬分支等長(zhǎng)且平行，兩條第五金屬分支中點(diǎn)位于該第三金屬分支兩端且與該第一金屬分支等長(zhǎng)且平行；兩條第六金屬分支中點(diǎn)位于該第一金屬分支兩端且與該第二金屬分支等長(zhǎng)且平行，兩條第七金屬分支中點(diǎn)位于該第三金屬分支兩端且與該第二金屬分支等長(zhǎng)且平行；兩條第八金屬分支中點(diǎn)位于該第二金屬分支兩端且與該第三金屬分支等長(zhǎng)且平行，兩條第九金屬分支中點(diǎn)位于該第一金屬分支兩端且與該第三金屬分支等長(zhǎng)且平行；兩條該第七金屬分支和兩條該第八金屬分支構(gòu)成該人造金屬微結(jié)構(gòu)的第一平面，兩條該第五金屬分支和兩條該第九金屬分支構(gòu)成該人造金屬微結(jié)構(gòu)的第二平面，兩條該第四金屬分支和兩條該第六金屬分支構(gòu)成人造金屬微結(jié)構(gòu)的第三平面。每條該第七金屬分支和每條該第八金屬分支分別對(duì)稱(chēng)于其中點(diǎn)設(shè)置有至少一對(duì)第一缺口結(jié)構(gòu)或每條該第七金屬分支和每條該第八金屬分支在其中點(diǎn)設(shè)置有該第一缺口結(jié)構(gòu)；每條該第四金屬分支和每條該第五金屬分支分別對(duì)稱(chēng)于其中點(diǎn)設(shè)置有至少一對(duì)第二缺口結(jié)構(gòu)或每條第四金屬分支和每條第五金屬分支在其中點(diǎn)設(shè)置有該第二缺口結(jié)構(gòu)。

該第一缺口結(jié)構(gòu)由各條該第七金屬分支和各條該第八金屬分支在端點(diǎn)處非相交而成。

該第七金屬分支和該第八金屬分支的端點(diǎn)處均設(shè)置有向該基材內(nèi)部延伸且與該第七金屬分支和該第八金屬分支成相同角度的第十一金屬分支。

該第二缺口結(jié)構(gòu)由該第四金屬分支和該第五金屬分支在其中點(diǎn)斷裂開(kāi)口而成。

該斷裂開(kāi)口兩端還連接有相對(duì)的兩第十金屬分支。

該第十金屬分支與該第十一金屬分支為直線(xiàn)型金屬分支或圓弧形金屬分支。

該第一金屬分支、該第二金屬分支和該第三金屬分支共中心點(diǎn)相互垂直交叉且該第一金屬分支、第二金屬分支和第三金屬分支長(zhǎng)度相等。

該基材為玻璃、FR-4、F4B、環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙烯、聚丙烯、橡膠、聚丙乙烯中的一種或幾種。

該人造金屬微結(jié)構(gòu)是通過(guò)蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻、離子刻附著于該基材中。

本發(fā)明通過(guò)設(shè)計(jì)一種超材料的人造金屬微結(jié)構(gòu)并將其周期排列于基材內(nèi)部使得超材料具有特定的電磁響應(yīng)，當(dāng)電磁波通過(guò)該超材料時(shí)其傳播路徑不會(huì)發(fā)生偏折、傳播方向也不會(huì)發(fā)生改變。本發(fā)明采用不同于傳統(tǒng)電磁透明材料的透波原理，使電磁波透明特性不拘于基材材質(zhì)從而極大提高電磁透明材料的適用范圍。進(jìn)一步地，本發(fā)明人造金屬微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為在各方向?qū)ΨQ(chēng)，從而使得人造金屬微結(jié)構(gòu)具有各項(xiàng)同性即超材料在空間中各點(diǎn)的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率的每一個(gè)方向的分量都不隨位置變化而改變從而進(jìn)一步地?cái)U(kuò)大了本發(fā)明的適用范圍。更進(jìn)一步地，由于調(diào)節(jié)人造金屬微結(jié)構(gòu)的尺寸即可調(diào)節(jié)本發(fā)明電磁透明的超材料的電磁參數(shù)，因此其具有制造成本低且電磁參數(shù)調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明