[發(fā)明專利]一種基于懸鏈線的寬帶可調(diào)三維電磁吸收材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810780905.3
• 申請(qǐng)日: 2018-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN109041558B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅先剛;蒲明博;馬曉亮;黃奕嘉;李雄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H05K9/00
• 分類號(hào): H05K9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種基于懸鏈線的寬帶可調(diào)三維電磁吸收材料，包括一層柔性電阻膜和位于電阻膜下方的金屬反射板；其中，電阻膜的周期可以任意調(diào)節(jié)并且在重力的作用下形成對(duì)應(yīng)的三維懸鏈線結(jié)構(gòu)。利用不同周期下三維懸鏈線結(jié)構(gòu)對(duì)入射電磁波的不同響應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)正向反射電磁波的高效調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)寬帶可調(diào)的正向反射縮減。本發(fā)明采用了新的三維超材料排布方式，所述寬帶可調(diào)三維電磁吸收材料具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作帶寬大，成本低，重量輕等優(yōu)勢(shì)，而且對(duì)不同線偏振電磁波可以有不同的調(diào)制響應(yīng)，適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境。本發(fā)明的工作波段和調(diào)制效果可以根據(jù)需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。可廣泛應(yīng)用于微波暗室、以及手機(jī)、微波爐等電磁輻射防護(hù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電磁吸收領(lǐng)域，尤其涉及一種基于懸鏈線的寬帶可調(diào)三維電磁吸收材料。

背景技術(shù)

正向反射率(S11)是指特定角度入射時(shí)，在斯涅耳定律得到的反射角上的反射率。隨著各種基于電磁波的產(chǎn)品，如手機(jī)、微波爐等的廣泛使用，正向反射率縮減也是一種電磁輻射防護(hù)的重要手段。現(xiàn)有的用于正向反射率縮減的方法主要有散射和吸收兩種。第一種是利用散射原理，將入射電磁波散射到偏離正向反射的其他角度；第二種是利用材料的損耗將電磁能轉(zhuǎn)化成熱能從而在材料內(nèi)部耗散掉。

現(xiàn)有的用于正向反射率縮減的結(jié)構(gòu)大多只利用了上述實(shí)現(xiàn)原理中的一種，因此得到的材料響應(yīng)帶寬窄、縮減效果不明顯。并且由于設(shè)計(jì)中通常需要復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)，因此設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，得到的材料體積大、厚度大、質(zhì)量大，不滿足便攜化、輕量化、集成化的應(yīng)用需求。同時(shí)，傳統(tǒng)的正向反射率縮減材料的工作頻率與作用效果大多不具有可調(diào)性，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

因此，如何設(shè)計(jì)出工作帶寬大，電磁吸收效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉以及響應(yīng)可調(diào)的超材料已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一類基于三維懸鏈線結(jié)構(gòu)的新型超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，得到了一種寬帶可調(diào)的三維電磁吸收材料。通過改變超材料中柔性電阻膜的周期與電阻膜到金屬反射板的間距，該超材料在1GHz-20GHz時(shí)的正向反射率可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，在特定結(jié)構(gòu)下可以實(shí)現(xiàn)>90％的寬帶正向反射率縮減。并且該超材料可以實(shí)現(xiàn)在不同線偏振電磁波入射時(shí)具有不同的正向反射率，增加了調(diào)節(jié)的自由度。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：提出了一種基于懸鏈線的寬帶可調(diào)三維電磁吸收材料，所述材料包括柔性電阻膜和位于電阻膜下方的金屬反射板；其中，柔性電阻膜在重力的作用下會(huì)形成三維懸鏈線結(jié)構(gòu)并且不同周期的柔性電阻膜形成的懸鏈線結(jié)構(gòu)不同。

進(jìn)一步地，所述柔性電阻膜的厚度t小于100μm。

進(jìn)一步地，所述柔性電阻膜是在柔性薄膜襯底上鍍金屬膜得到的。所用的薄膜襯底包括聚酰亞胺膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜等常用柔性薄膜中的一種。所用的金屬包括金、銀、銅、鋁和鉻等其中的一種。

進(jìn)一步地，所述柔性電阻膜的等效電阻可以通過對(duì)其進(jìn)行打孔調(diào)節(jié)，不同的孔占空比對(duì)應(yīng)的等效電阻不同。

進(jìn)一步地，所述金屬反射板的材料為金、銀、銅、鋁和鉻等其中的一種。

進(jìn)一步地，根據(jù)相關(guān)理論計(jì)算，不同周期的柔性電阻膜形成的懸鏈線結(jié)構(gòu)不同，通過調(diào)節(jié)柔性電阻膜的周期以及其相對(duì)于金屬底板的間距該三維超材料對(duì)入射電磁波的調(diào)制響應(yīng)不同；利用電阻膜本身的電磁吸收特性結(jié)合三維結(jié)構(gòu)的電磁散射特性實(shí)現(xiàn)寬帶可調(diào)的正向反射率縮減。

本發(fā)明結(jié)果的有益效果在于：

本發(fā)明采用新的超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，所述超材料具有工作帶寬大，縮減效果好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉以及響應(yīng)可調(diào)等優(yōu)勢(shì)。并且該超材料可以實(shí)現(xiàn)在不同線偏振電磁波入射時(shí)具有不同的正向反射響應(yīng)，增加了調(diào)節(jié)的自由度，適用于更加復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境

附圖說明

圖1為本發(fā)明的單元結(jié)構(gòu)示意圖；