[發明專利]一種超透射電磁波超材料結構及其制備方法

在審

• 申請號: 201710472834.6
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107293860A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 汪勝祥;秦正鵬;魏國超;覃璐曼;鄭亞偉;陳曦冉;陳尚
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司11401
• 代理人: 楊采良

技術領域

本發明屬于材料學技術領域，尤其涉及一種超透射電磁波超材料結構及其制備方法。

背景技術

電磁波及聲波超材料是一種人造功能材料，通過對其微結構(而不是材料組分)進行設計，超材料可以表現出自然界傳統材料所無法具有的物理性質，如負介電常數(負模量)、負磁導率(負密度)以及負折射率等。用超材料包覆一個物體可以實現該物體的電磁波或聲波透明，此時物體對于電磁波或聲波是“不可見的”。因此電磁波和聲波透明現象在低可測技術、抗干擾技術和電磁(聲波)兼容技術以及光學(聲波)中的隱形技術等方面有著重要的應用前景。

就目前對超透射材料的研究而言，對A金屬附著在B材料表面的微結構周期陣列結構所表現出的超強透射效應的物理機制還沒有系統的研究和解釋，試圖從實驗結果對該結構進行分析，找出其中規律，從而得知某系列的微結構對特定波段的電磁波有較好的透射性能。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

現有技術中，透射電磁波超材料制備成本高，透射率低。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種超透射電磁波超材料結構制備方法。

本發明是這樣實現的，一種超透射電磁波超材料結構制備方法，包括以下步驟：

構建超透射電磁波超材料模型；利用仿真軟件進行數值模擬，對影響電磁波透射率的參數進行調整，得出優化的數據；

利用仿真的結果，繪出相應的3D模型骨架，通過3D打印機，基于光敏樹脂材料，打印出超材料骨架；

在3D打印的超材料骨架表面采用電鑄鍍銅法鍍一層銅，鍍銅之前，對超材料骨架進行表面處理。

進一步，構建超透射電磁波超材料模型中：

使1～17GHz電磁波入射至構建的模型上，計算出電磁波在超材料中穿過時的透射率，結果表明在11.5GHz時電磁波的透射率能達到100％。

進一步，在制得實物表面鍍一層厚度0.1mm的銅。

進一步，所述超透射電磁波超材料結構模型的單元為立方體六面都貫穿有孔的骨架結構。

本發明另一目的在于提供一種利用上述基于3D打印的超透射電磁波超材料結構制備方法制備的隱形材料結構。

本發明在構建超透射電磁波超材料模型中，在1～17GHz波段，利用電磁波和物體相互作用，在物體表面產生諧振，使入射到物體上的電磁波反射和吸收減少，從而在諧振處產生電場增強。

本發明的優點及積極效果為：本發明提供的材料是一種對特定波段的電磁波具有較好透射率的材料，可以讓材料起到一定作用又不會阻擋電磁波的傳播，讓電磁波能夠完全透過一種超材料結構，使得電磁波幾乎沒有損失，是非常有意義的。而在特定的某個頻率對該頻率的電磁波具有較好的透射效果，可以用作隱形材料,通過調節結構的參數，可以在其他頻段實現超透射現象；

本發明制備簡單，材料比較常見。本發明的材料結構的單元為立方體六面都貫穿有孔的結構，該有孔材料對通過的電磁波產生較強的電磁諧振，這時電磁波可以完全透過該材料。

本發明預計用銅做模型，但是其加工難度較大，成本很高。通過采用樹脂材料做材料骨架，再在樹脂骨架上面鍍一層銅，節約了材料的制備成本。

通過仿真結果，改善結構參數，使電磁波的透射率從70％左右，增加到了接近于100％的透射率。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的基于3D打印的超透射電磁波超材料結構制備方法流程圖。

圖2是本發明實施例提供的25×25的單層陣列模型圖。

圖3是本發明實施例提供的6×6的單層陣列模型俯視圖。

圖4是本發明實施例提供的25×25的單層陣列模型側視圖。

圖5是本發明實施例提供的仿真結果圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明實施例提供的超材料(Metamaterial)是一種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。

本發明實施例提供的超材料在1～17GHz波段，利用電磁波和物體相互作用，在物體表面產生諧振，使入射到物體上的電磁波反射和吸收減少，從而在諧振處產生電場增強。

本發明實施例提供的超透射電磁波超材料骨架，由低聚物、光引發劑、稀釋劑組成的光敏樹脂構成。