[發明專利]一種異形人工電磁材料

有效

• 申請號: 201110163876.4
• 申請日: 2011-06-17
• 公開（公告）號: CN103036033A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 劉若鵬;欒琳;寇超峰
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種人工電磁材料，更具體地說，涉及一種異形人工電磁材料。

背景技術

人工電磁材料(Metamaterial)，又稱超材料，是一種新型人工合成材料，是由非金屬材料制成的基材和附著在基材表面上或嵌入在基材內部的多個金屬微結構構成的。金屬微結構是組成一定幾何圖形的圓柱形或扁平狀金屬絲，例如組成圓環形、I形的金屬絲等。每個金屬微結構及其附著或占據的部分基材構成一個材料單元，整個超材料即是由數十萬、百萬甚至上億的這樣的單元組成的，就像晶體是由無數的晶格按照一定的排布構成的，每個晶格即相當于上述的金屬微結構及基材構成的單元。

由于金屬微結構的存在，每個上述材料單元整體具有一個等效的介電常數和磁導率，因此所有的單元構成的超材料對電場和磁場呈現出特殊的響應特性；同時，對金屬微結構設計不同的具體結構和形狀，可改變其單元的介電常數和磁導率，進而改變整個超材料的響應特性。

現有技術的超材料，通常都是由一片片基材組合而成，每片基材通常為矩形或正方形片，其邊緣平整，裁剪整齊。因此，在設計每個金屬微結構時，通常將每個基材片劃分成多個陣列排布的完全相同的小正方形塊，每個小正方形塊即為一個基材單元，且基材單元的邊分別與基材片的長或寬平行，從而使基材被充分劃分。

但是，在一些特殊的應用場合下，可能要求基材不是規整的矩形或正方形等方塊材料，其表面可能凸凹不平，用正方形來劃分基材，不能將表面的凸凹部分劃分在內，則這一部分需要單獨考慮和設計其人造微結構，增加了設計的難度。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種便于設計、提高生產效率的異形人工電磁材料。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種異形人工電磁材料，包括基材和附著在基材上的多個人造微結構，所述人造微結構分布使得基材虛擬地劃分為多個相同的基材單元后每個基材單元上附著有至少一個人造微結構，所述基材單元為多邊形棱柱。

在本發明所述的異形人工電磁材料中，所述基材單元為正多邊形棱柱。

在本發明所述的異形人工電磁材料中，所述基材單元為正立方體，且所述基材表面方向不平行于所述正立方體的任一條邊。

在本發明所述的異形人工電磁材料中，所述基材單元為正六邊形棱柱。

在本發明所述的異形人工電磁材料中，所述基材單元為正三棱柱。

在本發明所述的異形人工電磁材料中，所述人造微結構為旋轉90度對稱結構。

在本發明所述的異形人工電磁材料中，所述人造微結構為旋轉60度對稱結構。

在本發明所述的異形人工電磁材料中，所述人造微結構為旋轉120度對稱結構。

在本發明所述的異形人工電磁材料中，所述人造微結構為由銅線或銀線構成的幾何圖案。

在本發明所述的異形人工電磁材料中，所述多邊形棱柱的當量直徑小于所述異形人工電磁材料將要響應的入射電磁波的波長的十分之一。

實施本發明的異形人工電磁材料，具有以下有益效果：用多邊形棱柱作為基材單元的形狀來劃分每個基材，使得基材被充分劃分以便于設計和仿真的同時，最外層的一圈多邊形棱柱外輪廓所連成的凸凹不平的曲面能夠擬合非方塊形的、表面粗糙或成鋸齒形的異形人工電磁材料，又利于簡化設計和仿真過程，縮短研發周期。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是現有技術的人工電磁材料的結構示意圖；

圖2是本發明第一實施例的異形人工電磁材料的結構示意圖；

圖3是本發明第二實施例的異形人工電磁材料的結構示意圖；

圖4是圖3所示異形人工電磁材料中的一個材料單元的結構示意圖；

圖5是本發明第三實施例的異形人工電磁材料的結構示意圖；

圖6是圖5所示異形人工電磁材料中的一個材料單元的結構示意圖。

具體實施方式

本發明涉及一種表面形狀不規則的人工電磁材料，也即異形人工電磁材料。由于在設計人工電磁材料的時候，需要預先設定材料單元的形狀，然后將整個基板虛擬地劃分為一個個與之形狀相同的基材單元，設計每個基材單元上所附著的人造微結構的形狀、尺寸，從而模擬仿真出這個人造微結構及其附著的基材單元共同構成的一個材料單元的電磁響應特性，最后將所有的材料單元的特性擬合到具有所需要的特征為止，從而使整個材料最終達到特定的功能。