[發明專利]一種立式透明超材料吸波體

在審

• 申請號: 201610079121.9
• 申請日: 2016-02-04
• 公開（公告）號: CN105552566A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發明（設計）人: 李維;胡大偉;張琤;官建國
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及吸波材料以及超材料領域，具體涉及一種立式透明超材料吸波體。

背景技術

微波吸收材料，又稱吸波材料，能吸收、衰減入射的電磁波并將其轉化成熱能損耗掉而 廣泛應用于軍事隱身、電磁屏蔽以及人體安全防護方面。根據損耗機理，吸波材料可分為電 阻損耗型、磁損耗型和介電損耗型，通常是無機吸波介質和有機基體的復合物。這些復合物 在可見光波段都是不透明的，尤其是其中的吸波介質對光波的吸收很強，使得吸波材料通常 呈現黑色。

隨著科技的進步和信息化程度的不斷提升，吸波材料的重要性越來越突出，并且向著高 性能和多功能的趨勢發展，例如為了能夠滿足吸波材料應用在飛行器座艙、電子不停車收費 系統、射頻識別系統、無線通訊、柔性電子器件等方面的需求，材料需要同時具備寬帶的吸 波性能以及高的可見光透明性。在這類材料發展的早期，人們根據電阻損耗型共振吸收的特 點，使用單層透明電阻材料設計得到單頻吸收的Salisbury屏，為了拓展吸收帶寬，又使用多 層透明電阻材料設計得到Jaumann屏。但這兩種經典結構都受制于厚度大、透光率低、吸收 帶寬窄的缺點，限制了它們的發展和應用。

近年來，超材料由于其特殊的電磁性質以及在微波吸收中的潛在應用得到了極大的關 注。超材料是由亞波長的人工結構周期性排列而形成的新型材料，其性能極大程度上取決于 結構單元的幾何形狀、尺寸，通過調節這些參數，可以設計得到一些傳統材料不具備的特性， 如負折射效應、逆多普勒效應、完美成像等。與傳統吸波材料的不同，超材料的性能主要取 決于結構而不是組分，因此具有更強的可設計性，更容易在尺寸小、厚度薄的情況下得到強 吸收，也更易于獲得多功能性。通過選擇合適的基體和人工結構，可以實現在可見光段透明 的吸波體。

例如，IEEETransactionsonMicrowaveTheoryTechniques期刊(2012年第8期，2456頁) 報道了通過三層平面型結構設計得到了在915-928MHz內實現90％以上吸收，透光率在75％ 以下的一種透明吸波體。ACSPhotonics期刊(2014年第1期，279頁)通過對金屬微網進行 圖案化設計并使用透明基體作為介質層，得到在5.8-12.2GHz內實現90％以上的吸收，透光 率最高達71％的超材料透明吸波體。

目前研究報道的關于透明超材料吸波體，其超材料單元皆采用平面型結構，即超材料單 元與反射背板在同一個平面內，雖然可以在一定頻段內實現近乎完美的吸收，也可以在較低 的厚度下達到一定的可見光透明度。但是這類超材料的透光度受到了人工結構占有率的影響 而往往不高，且吸波性能主要依靠超材料的共振特性，使得吸收頻帶較窄。發展一種高透光 率、寬頻超材料吸波體仍然是一個需要解決的具有重要現實意義的難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種立式透明超材料吸波體，從而解決目前的吸波體無法兼顧寬 帶吸波與高可見光透過率的問題。

本發明解決上述技術問題所采用技術方案是：一種立式透明超材料吸波體，其特征在于 由透明平板基體、透明超材料單元、透明反射背板組成，其中透明反射背板貼合在透明平板 基體的一側，透明超材料單元置于透明反射背板上，且透明超材料單元嵌入在透明平板基體 中形成周期性陣列。

本發明所采用技術方案的特點是：采用立式超材料，即透明超材料單元與透明反射背板 不在同一個平面內，且全部使用透明材料組成。所述透明超材料單元與透明反射背板呈1-90° 夾角。

所述透明平板基體的厚度為2-30mm，透明超材料單元的厚度為0.1-5mm，透明反射背 板的厚度為0.1-5mm。

所述的周期性陣列中，處于同一平面內的相鄰透明超材料單元之間的距離為0.1-10mm， 處于不同平面內的相互平行的相鄰透明超材料單元之間的距離為0.1-20mm。

所述的透明平板基體可以是透明高分子、透明無機材料或它們按任意配比的復合物，包 括聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、普通玻璃、石英玻璃等中的一種 或多種按任意配比的復合材料。