[發明專利]一種超介質吸波材料及制備方法

有效

• 申請號: 201310068877.X
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103165986A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 文光俊;王黃騰龍;黃勇軍;陳偉建
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;無錫成電科大科技發展有限公司
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 馬曉亞

技術領域

本發明涉及微波電磁材料領域，尤其涉及一種超介質吸波材料及制備方法。

背景技術

2000年，D.R.Smith等人提出了基于J.B.Pendry構造的單負介電常數超材料、單負磁導率超材料的思想，并首次人工合成出在X波段等效介電常數和等效磁導率同時為負的負折射率微波材料，實現了1976年前蘇聯科學家V.G.Veselago所預言的理想負折射率材料。2008年，Landy等人提出了一種完美超介質吸波材料的概念，通過合理的設計參數和選擇，這種電磁諧振器超材料能夠對入射電磁波的電磁分量分別產生耦合，從而在一個給定的頻帶內對入射到超材料表面的電磁波既不產生反射也不產生透射，實現完美吸收。現有超介質吸波材料因為工作波長與單元結構尺寸的比值較小，導致吸波材料吸波率對大入射角較為敏感，從而限制了超介質吸波材料的實際應用。

發明內容

本發明的目的在于提出一種超介質吸波材料及制備方法，該超介質吸波材料在微波頻段內可以實現超寬入射角吸波，且頻率偏移小，性能穩定。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一種超介質吸波材料，采用的基板為環氧樹脂PCB基板，基本結構單元為緊密S型亞波長結構。

一種超介質吸波材料的制備方法，包括：

選取環氧樹脂PCB基板；

環氧樹脂PCB基板的一面上刻蝕出緊密S型亞波長結構，環氧樹脂PCB基板的另一面覆銅。

本發明的超介質吸波材料利用緊密S型結構來增加其基本結構單元的電感，在超介質吸波材料尺寸一定的情況下降低諧振頻率，達到亞波長結構，進而增加大入射角時的吸波率，降低對入射角的敏感度。

附圖說明

圖1是本發明實施例1提供的超介質吸波材料單元示意圖。

圖2是本發明實施例2提供的單元繞數為5繞的超介質吸波材料在不同入射角下的吸波率示意圖。

圖3是本發明實施例3提供的單元繞數為7繞的超介質吸波材料在不同入射角下的吸波率示意圖。

圖4是本發明實施例4提供的單元繞數為10繞的超介質吸波材料在不同入射角下的吸波率示意圖。

圖5是本發明實施例5提供的單元繞數為12繞的超介質吸波材料在不同入射角下的吸波率示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。

圖1是本發明具體實施方式1提供的超介質吸波材料單元示意圖。

如圖所示，本發明實施例的超介質吸波材料包括：1、金屬緊密S型亞波長諧振結構，2、環氧樹脂PCB基板，3、覆銅面；其坐標E是電場矢量方向，K是波矢量方向，H是磁場矢量方向。

本發明實施例采用電路板刻蝕技術，在厚度t=0.25mm～1.6mm的環氧樹脂PCB基板上一面刻蝕出緊密S型結構單元陣列，另一覆銅面保持不動，即制作成為基于緊密S型結構的超寬入射角超介質吸波材料。該吸波材料的單元尺寸a=0.6mm～5mm，諧振單元（即基本結構單元）的單元尺寸b=0.5mm～2.5mm，單元繞數n=5繞～20繞，繞線寬度d=0.05mm～0.4mm，繞線間隔c=0.05mm～0.4mm，繞線鍍銅厚度為0.017mm～0.035mm。相鄰兩個諧振單元之間的中心間距為0.6mm～5mm。

本發明實施例的吸波材料利用緊密S型結構來增加諧振結構的電感，在吸波材料尺寸一定的情況下使諧振頻率下降，達到亞波長結構，進而增加大入射角時的吸波率，降低對入射角的敏感度。

圖2是本發明實施例2提供的單元繞數為5繞的超介質吸波材料在不同入射角下的吸波率示意圖，其中圖(a)為TE波入射，(b)為TM波入射。

所謂TE（Transverse?Electric）波，是指入射波的電場矢量E與入射面垂直，入射波的磁場H與入射面平行，也被成為正交極化波或水平極化波；TM（Transverse?Magnetic）波，入射波的電場矢量E與入射面平行，入射波的磁場H垂直于入射面，也被成為平行極化波或垂直極化波。

本發明實施例中，采用Ro4003基板，其介電常數ε＝3.55，損耗角正切tanδ＝0.0027。在厚度為0.8mm的基板上刻蝕出單元繞數為5繞的緊密S型單元結構，其線寬為0.2mm，厚度為0.017mm，繞線間隔為0.4mm，相鄰結構單元的中心間距為3.4mm。