[實用新型]一種光吸收結構

有效

• 申請號: 201721630177.5
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN207639083U
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 王超;白永林;王屹山;趙衛;田進壽
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;H01Q17/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本實用新型提出了一種光吸收結構，可實現對外來電磁輻射的寬頻帶、高效率吸收。該光吸收結構包括由內而外依次設置的支撐層、金屬薄膜層、陷阱層和由薄膜基底及其內嵌金屬納米顆粒構成的納米復合層，其中內嵌金屬納米顆粒的體填充因子在5～30％范圍，滿足入射電磁輻射在內嵌金屬納米顆粒表面引發表面等離子體效應，同時入射電磁輻射在金屬薄膜層與陷阱層界面處形成表面等離子體，兩種在空間上分離的等離子體在陷阱層中進行對稱等離子體耦合作用。本實用新型兼備寬吸收頻帶和高吸收效率，同時可大大抑制吸波特性對電磁輻射入射角度的敏感度。

技術領域

本實用新型屬于電磁防護技術領域，具體涉及一種光吸收結構。

背景技術

隨著現代科技發展，電磁波輻射對環境的影響日益增大。在機場，飛機航班常因電磁波干擾無法起飛而誤點；在醫院，移動電話等干擾源常會干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能高效削弱電磁波輻射的材料，已成為電磁防護技術領域的一大課題。目前，通過對電磁波輻射的強吸收以抑制其對目標的干擾，是該技術領域常用的方法手段。

當前，按材料成型工藝，吸波材料可分為涂覆型和結構型；而按損耗機制，吸波材料又可分為電阻型、電介質型及磁介質型。

對于電阻型吸波材料，其損耗主要來源于電導損耗。導電載流子在材料內部定向漂移，形成傳導電流，以熱能的形式將入射的電磁波損耗掉，主要代表物質為炭系物質(如炭黑、石墨、碳纖維、納米碳管等)、非磁性金屬微粉、導電高分子等。

對于電介質型吸波材料，其損耗主要來源于介質弛豫極化及諧振損耗，主要代表物質為陶瓷材料，如BaTiO₃、金屬氧化物、氮化鐵、SiC、Si/C/N等。

對于磁介質型吸波材料，其損耗主要來源于磁損耗，主要包括趨膚效應引起的渦流損耗、磁滯損耗和磁后效等引起的剩余損耗，主要代表物質為鐵氧體、羰基鐵、氮化鐵、磁性金屬粉末等。

另外，目前基于超材料的吸波材料技術研究也備受關注。超材料是指一類具有天然材料所不具備的超常電磁性質的人工復合結構或復合材料。2008年研究人員提出了超材料電磁波吸收器的概念，通過設計超材料的關鍵物理尺寸以構建電磁諧振結構，使電磁波產生耦合，從而對特定極窄頻帶內的電磁波實現高效吸收。但基于超材料設計的吸波材料必然受到超材料本身諧振特性的影響，帶來作用頻段窄、對波入射角度敏感等缺點，成為制約該類技術發展和應用的關鍵瓶頸技術。

因此，本領域當前發展趨勢是探索寬頻帶、高效率吸波材料技術，同時還希望功能材料結構具有質量輕、耐溫、耐濕、抗腐蝕等工程應用性能。

實用新型內容

本實用新型提出了一種新的光吸收結構，可實現對外來電磁輻射的寬頻帶、高效率吸收。

本實用新型的技術方案如下：

該光吸收結構，包括由內而外依次設置的支撐層、金屬薄膜層、陷阱層和由薄膜基底及其內嵌金屬納米顆粒構成的納米復合層，其中內嵌金屬納米顆粒的體填充因子在5～30％范圍，滿足入射電磁輻射在內嵌金屬納米顆粒表面引發表面等離子體效應，同時入射電磁輻射在金屬薄膜層與陷阱層界面處形成表面等離子體，兩種在空間上分離的等離子體在陷阱層中進行對稱等離子體耦合作用。

基于以上方案，本實用新型還進一步作了如下優化：

納米復合層的厚度為15～40nm，陷阱層的厚度為20～50nm，金屬薄膜層的厚度為80～150nm。

內嵌金屬納米顆粒的材料為金或銀。

薄膜基底的材料為聚四氟乙烯、氟化鈣或氟化鎂。

陷阱層的材料為S iO₂或S i。

金屬薄膜層的材料為金或銀。

支撐層的材料為石英玻璃。