[發明專利]一種介質基寬帶可調超材料吸波體

有效

• 申請號: 201711297856.X
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN108054518B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 劉明海;黃修濤;路聰慧;王圣明;榮燦燦;胡朝陽;周思敏
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

本發明公開了一種介質基寬帶可調超材料吸波體，涉及吸波材料以及超材料領域，利用土體材料與粘貼導電薄膜的介質板結合，形成電磁吸波單元，與自由空間實現阻抗匹配達到較好的吸波效果。超材料吸波體由周期排列的吸波單元組成，包括介質板、土體材料和緊貼介質板的導電薄膜。首先將介質板雕刻出內圓的方孔，把土體材料嵌入介質基板孔內，土體材料與導電薄膜相接觸。本發明利用土體材料在微波頻段內隨含水量的變化而具有高介電損耗的特性，在較薄的厚度下，可顯著增大吸波帶寬，主要原材料容易獲得，生態環保、結構簡單，制備工藝成熟，成本低廉，適合大規模生產，而且通過改變土體材料的含水量就可以調節超材料吸波體的吸收效果，操作更加方便簡潔。

技術領域

本發明屬于吸波材料以及超材料領域，更具體地，涉及一種介質基寬帶可調超材料吸波體。

背景技術

超材料(metamaterial)是指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。應該具備三個重要特征：(1)通常是具有新奇人工結構的復合材料；(2)具有超常的物理性質；(3)往往不主要決定于構成材料的本質特性，而決定于其中的人工結構。近年來，由清華大學周濟教授提倡的從其材料的構造方式去定義，即通過人工設計的功能單元實現其特性的材料，不在反映“具有自然材料所不具備的超常性質”這一要求，拓寬了超材料的發展視野。因此，相比于傳統的吸波材料，超材料吸波體可以通過合理設計吸波單元的形狀、幾何結構、尺寸、方向以及排列方式動態吸收電磁波。超材料吸波體具有厚度薄、尺寸小、吸收率高的特性，在傳感器、能量吸收器、隱身等方面有著廣泛的潛在應用。

傳統的金屬基超材料吸波體一般是由金屬、介質和金屬“三明治”結構組成，一般設計很復雜需要大量的時間，而且只能對特定傳輸方向和特定偏振方向的電磁波產生超常響應，即存在各向異性，從而使得這類超材料的實際應用受到了很大的限制。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種介質基寬帶可調超材料吸波體，由此解決傳統的金屬基超材料吸波體存在的結構復雜以及各向異性，從而使得這類超材料的實際應用比較局限的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種寬帶可調超材料吸波體，包括：面陣介質基板和貼合所述面陣介質基板的導電薄膜；

所述面陣介質基板包括多個陣列分布的子介質基板，每個所述子介質基板與貼有所述導電薄膜相對的一面為內圓外方的孔形結構；

每個所述子介質基板內用于填充土體材料，且填充的所述土體材料與所述導電薄膜表面接觸，以通過控制所述土體材料的形狀以及含水量實現吸波體的寬帶調節。

優選地，所述導電薄膜包括：金屬薄膜、導電濕沙土以及導電黏土中的任意一種。

優選地，所述土體材料包括濕沙土或者黏土。

優選地，所述黏土的含水量在0％～50％之間。

優選地，所述濕沙土的含水量在0～50％之間。

優選地，所述面陣介質基板包括聚甲基丙烯酰亞胺泡沫板、FR-4、石英玻璃以及木塊中的任意一種。

優選地，所述木塊的含水量在0％～30％之間。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)利用土體材料在微波頻段內隨含水量的變化而具有高介電損耗的特性，在較薄的厚度下，可顯著增大吸波帶寬。

(2)主要原材料容易獲得，生態環保、結構簡單，制備工藝成熟，成本低廉，適合大規模生產。

(3)通過改變土體材料的含水量就可以調節超材料吸波體的吸收效果，操作更加方便簡潔。

(4)由于土體材料隨著含水量的增加，更容易粘附到物體中，適應性強，在路基坦克和裝甲車的隱身方面有著潛在的應用。