[發明專利]一種基于馬賽克結構的吸波材料及其設計方法、制作方法

在審

• 申請號: 201811068652.3
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109195429A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 袁黎明;許勇剛;戴飛;張元
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;C08K7/18
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 劉琰

1.一種基于馬賽克結構的吸波材料，其特征在于，所述吸波材料具有一定厚度的底部；所述底部表面設置有周期排列的正方形結構單元；所述底部與正方形結構單元的材料相同；所述正方形結構單元之間設有間隔；所述吸波材料的底部內設有用于增強底部力學性能的呢絨絲網。

2.一種如權利要求1所述的基于馬賽克結構的吸波材料的設計方法，其特征在于，其包含以下步驟：

步驟1：吸波材料的配方設計：根據不同電磁吸收劑含量和材料總的厚度下的吸波材料在所關注的吸收頻率范圍內的反射率，確定最優的吸波材料中電磁吸收劑含量以及吸波材料總的厚度；

步驟2：吸波材料結構優化：將吸波材料底部的厚度和正方形結構單元之間的間隔寬度設為定值，并根據不同正方形結構單元邊長下的吸波材料在所關注的吸收頻率范圍內的反射率，確定最優的正方形結構單元邊長。

3.如權利要求2所述的基于馬賽克結構的吸波材料的設計方法，其特征在于，所述步驟1包括以下步驟：

步驟1.1：原料選擇：根據吸波材料的工作頻率和耐環境特性要求，選擇合適的電磁吸收劑和粘結劑；

步驟1.2：電磁參數庫準備：將電磁吸收劑和粘結劑以不同比例混合，測試混合物的電磁參數，通過擬合公式建立起電磁吸收劑含量與混合物的電磁參數之間的對應關系；

步驟1.3：循環計算：在每次吸波材料反射率計算中，利用隨機函數產生混合物中電磁吸收劑的含量和吸波材料總的厚度，根據步驟1.2中所建立的電磁吸收劑含量與混合物電磁參數之間的對應關系，計算得到該混合物的電磁參數，再計算出該配方下吸波材料的反射率，并將計算的反射率以及對應的電磁吸收劑含量和吸波材料總的厚度記錄下來；

步驟1.4：結果尋優：步驟1.3完成后，根據記錄找出所關注的吸收頻率范圍內反射率的最優結果，并根據記錄找到該反射率下吸波材料對應的電磁吸收劑含量和厚度，從而完成吸波材料的配方設計。

4.如權利要求3所述的基于馬賽克結構的吸波材料的設計方法，其特征在于，步驟1.2中，所述擬合公式為：

其中，

υ＝ap²+bp+c，

式中，φ_eff表示混合物的等效介電常數或磁導率，φ_i為粘結劑的電磁參數，φ_m為最高濃度的混合物的等效電磁參數，p表示計算低濃度混合物的等效電磁參數時向最高濃度混合物中所需要添加的粘結劑的含量，a、b和c為擬合參數，通過對測試的各個濃度的混合物等效電磁參數擬合計算而獲得。

5.如權利要求3所述的基于馬賽克結構的吸波材料的設計方法，其特征在于，步驟1.3中，所述反射率的計算公式為：

式中，Z_in為輸入阻抗；Z₀為自由空間的特性阻抗，其大小為377Ω；f為入射電磁波的頻率；C為電磁波在自由空間中的傳播速度；d為吸波材料總的厚度；ε_r和μ_r為吸波材料相對介電常數和相對磁導率；RL為吸波材料的反射率。

6.如權利要求2所述的基于馬賽克結構的吸波材料的設計方法，其特征在于，所述步驟2具體包括以下步驟：將吸波材料底部的厚度和正方形結構單元之間的間隔寬度設為定值；利用仿真計算得到正方形結構單元不同邊長時的吸波材料的反射率曲線；根據所關注的吸收頻率范圍確定合適的正方形結構單元邊長。

7.一種如權利要求1所述的基于馬賽克結構的吸波材料的制作方法，其特征在于，其包含以下步驟：

步驟1：制造與所述吸波材料結構相匹配的模具；

步驟2：將電磁吸收劑和粘結劑混合均勻后涂在所述模具內并在混料中設置呢絨絲網；將混料靜置一段時間，直至完全固化；

步驟3：將固化后的混料從模具中剝離下來，得到所述的基于馬賽克結構的吸波材料。