[發明專利]一種具有類三角形微結構的負磁導率超材料

在審

• 申請號: 201410690309.8
• 申請日: 2014-11-25
• 公開（公告）號: CN104409862A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 張永超
• 申請（專利權）人: 張永超
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明涉及電磁通信領域，尤其涉及一種具有類三角形微結構的負磁導率超材料。

背景技術

目前，國際社會對磁導率方面已有大量的研究，其中對于正磁導率的研究已經趨于成熟，對于負磁導率超材料的研究是現在國內外研究的熱點，負磁導率具有量子極化作用，可以對入射波產生極化作用，因此作用范圍很大，如在醫學成像領域中的磁共振成像技術，負磁導率材料能夠加強電磁波的成像效果，另外負磁導率材料在透鏡研究方面亦有重要作用，在工程領域，磁導率通常都是指相對磁導率，為物質的絕對磁導率μ與磁性常數μ₀(又稱真空磁導率)的比值，μ_r＝μ/μ₀，無量綱值。通?！跋鄬Α倍旨胺栂聵藃都被省去。磁導率是表示物質受到磁化場H作用時，內部的真磁場相對于H的增加(μ＞1)或減少(μ＜1)的程度。至今發現的自然界已存在的材料中，μ都是大于0的。

超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構或復合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結構有序設計，可以突破某些表觀自然規律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質的超常材料功能。超材料的性質和功能主要來自于其內部的結構而非構成它們的材料。目前，現有的人造微結構的幾何形狀為“工”字形或者類似“凹”字形的開口環形，但這些結構都不能實現磁導率μ明顯小于0或使超材料諧振頻率降低，也不能實現各向同性，只有通過設計具有特殊幾何圖形的人造微結構，才能使得該人工電磁材料在特定頻段內達到磁導率μ值小于0，并具有較低的諧振頻率。

發明內容

本發明實施例提供一種具有類三角形微結構的負磁導率超材料，通過使用由三根L形金屬線在同一平面上圍繞同一中心旋轉排列而成的金屬微結構，所述L形的末端為矩形脈沖形狀的彎折結構。本發明實施例，采用包括彎折結構的類三角形微結構，可以減小微結構的尺寸，降低負磁導率超材料的諧振頻率，采用旋轉對稱的微結構類型，使得超材料具有各向同性的特性。

本發明實施例提供一種具有類三角形微結構的負磁導率超材料，其特征在于，包括：介質基板和固定在介質基板上的微結構層；

所述微結構層包括N個呈周期性陣列排列的單個微結構，N≥1；

所述單個微結構包括三根金屬線，所述三根金屬線分別為第一金屬線、第二金屬線和第三金屬線，所述三根金屬線的長度相等；

每根金屬線均呈L形，所述L形的夾角為60度，所述L形的末端為矩形脈沖形狀的彎折結構；

所述單個微結構呈類三角形，所述三根金屬線在同一平面上圍繞同一中心旋轉排列，組成類三角形；所述第二金屬線旋轉120°后與所述第一金屬線重合，所述第三金屬線旋轉240°后與所述第一金屬線重合。

進一步的，所述超材料由兩層所述介質基板與兩層所述微結構層相間層疊而成。

再進一步的，所述兩層介質基板包括第一介質基板和第二介質基板，第一介質基板的介電常數為10-20，第二介質基板的介電常數為5-10。

更進一步的，所述第一介質基板的厚度為0.005-0.015mm。

又進一步的，所述第二介質基板的厚度為0.10mm-0.30mm。

本發明實施例提供的一種具有類三角形微結構的負磁導率超材料，采用了三根金屬線在同一平面上圍繞同一中心旋轉排列而成的金屬微結構，每根金屬線均為兩個L形首尾相連的形狀，增加了超材料的電容和電感，在實現超材料的負磁導率的前提下，可以有效降低超材料的諧振頻率，滿足一些特殊條件下對超材料的負磁導率值的要求；采用彎折結構，減小了微結構的尺寸；同時，包含N個呈周期性陣列排列的單個微結構的微結構層，每個微結構都具有旋轉對稱的結構，使整個超材料符合各向同性的特性。

附圖說明

圖1為本發明提供的具有類三角形微結構的負磁導率超材料的實施例的單個微結構的示意圖；

圖2為本發明提供的具有類三角形微結構的負磁導率超材料的實施例的超材料的側視圖；

圖3為本發明提供的具有類三角形微結構的負磁導率超材料的實施例的微結構層的示意圖；

圖4為現有技術中的負磁導率超材料的仿真結果示意圖。

圖5為本發明提供的具有類三角形微結構的負磁導率超材料的實施例的超材料的仿真結果示意圖。

具體實施方式