[發明專利]一種寬頻吸波超材料

有效

• 申請號: 201210222245.X
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN102769210A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;寇超鋒;何嘉威
• 申請（專利權）人: 深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種吸波材料，尤其涉及一種寬頻吸波超材料。

背景技術

隨著科學技術發展的日新月異，以電磁波為媒介的技術、各種產品越來越多，電磁波輻射對環境的影響也日益增大。比如，無線電波可能對機場環境造成干擾，導致飛機航班無法正常起飛；移動電話可能會干擾各種精密電子醫療器械的工作；即使是普通的計算機，也會輻射攜帶信息的電磁波，它可能在幾公里以外被接收和重現，造成國防、政治、經濟、科技等方面情報的泄漏。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學的一大課題。

吸波材料是能吸收投射到它表面的電磁波能量的一類材料，其在包括軍事以及其它方面也有廣泛的應用，比如隱形機、隱形衣等。材料吸收電磁波的基本條件是：（1）電磁波入射到材料上時，它能最大限度地進入材料內部，即要求材料具有匹配特性；（2）進入材料內部的電磁波能迅速地幾乎全部衰減掉，即衰減特性。

現有的吸波材料利用各個材料自身對電磁波的吸收性能，通過設計不同材料的組分使得混合后的材料具備吸波特性，此類材料設計復雜且不具有大規模推廣性，同時此類材料的機械性能受限于材料本身的機械性能，不能滿足特殊場合的需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種利用超材料理論設計的寬頻吸波超材料。該寬頻吸波超材料吸收頻段寬、吸波性能好，具有廣泛的應用前景。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是，提出一種寬頻吸波超材料，其包括沿電磁波傳播方向依次設置的第二超材料片層、第一超材料片層以及金屬底層；所述第一超材料片層包括第一基材以及排布于第一基材上的多個第一人造微結構，所述第二超材料片層包括第二基材以及排布于第二基材上的多個第二人造微結構；所述第一人造微結構包括多個同心設置的金屬圓環，所述第二人造微結構為一個金屬圓環。

進一步地，所述第一人造微結構包括6個同心設置的金屬圓環，所述6個金屬圓環按半徑從小到大分別為第一至第六金屬圓環；第一至第六金屬圓環的線寬相等，厚度相等，相鄰金屬圓環的間距相等。

進一步地，所述第二人造微結構的拓撲形狀與所述第一人造微結構的第五金屬圓環相同。

進一步地，所述第一人造微結構與第二人造微結構的材料為銅，所述銅板底層的厚度等于所述第一人造微結構或第二人造微結構厚度。

進一步地，所述第一基材為FR-4材料、陶瓷材料、鐵電材料或鐵氧材料。

進一步地，所述第二基材為FR-4材料、陶瓷材料、鐵電材料或鐵氧材料。

進一步地，所述第一人造微結構通過蝕刻、鉆刻、電子刻或離子刻附著于第一基材表面上。

進一步地，所述第二人造微結構通過蝕刻、鉆刻、電子刻或離子刻附著于第二基材表面上。

進一步地，所述第二人造微結構上還覆蓋有覆蓋層，所述第一基材、第二基材以及覆蓋層的材料相同。

進一步地，所述覆蓋層上還設置有阻抗匹配層，所述阻抗匹配層的阻抗值小于所述覆蓋層阻抗值。

本發明利用超材料原理設計吸波超材料，通過設置多層子單元以及各層子單元上的微結構拓撲結構以達到阻抗匹配和寬頻吸波的效果。本發明寬頻吸波超材料在4至18GHZ均具有較好的吸波效果。

附圖說明

圖1為構成超材料的基本單元的立體結構示意圖；

圖2為本發明寬頻吸波超材料的剖視圖；

圖3為本發明寬頻吸波超材料中第一超材料片層的立體結構示意圖；

圖4為本發明寬頻吸波超材料中第二超材料片層的立體結構示意圖；

圖5為本發明寬頻吸波超材料的吸波仿真結果示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。

光，作為電磁波的一種，其在穿過玻璃的時候，因為光線的波長遠大于原子的尺寸，因此我們可以用玻璃的整體參數，例如折射率，而不是組成玻璃的原子的細節參數來描述玻璃對光線的響應。相應的，在研究材料對其他電磁波響應的時候，材料中任何尺度遠小于電磁波波長的結構對電磁波的響應也可以用材料的整體參數，例如介電常數ε和磁導率μ來描述。通過設計材料每點的結構使得材料各點的介電常數和磁導率都相同或者不同，從而使得材料整體的介電常數和磁導率呈一定規律排布，規律排布的磁導率和介電常數即可使得材料對電磁波具有宏觀上的響應，例如匯聚電磁波、發散電磁波、吸收電磁波等。該類具有規律排布的磁導率和介電常數的材料稱之為超材料。