[發(fā)明專利]一種調(diào)節(jié)柔性超材料薄膜局部應(yīng)變的吸波特性調(diào)控方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911199540.6
• 申請(qǐng)日: 2019-11-29
• 公開（公告）號(hào): CN110911850A
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁日顯;湯福靜;魏立安;姚方
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q17/00
• 分類號(hào): H01Q17/00
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

本發(fā)明公開了一種調(diào)節(jié)柔性超材料薄膜局部應(yīng)變的吸波特性調(diào)控方法，包括以下步驟：柔性電磁吸波超材料薄膜多層疊加或折疊為預(yù)定的形狀，通過加熱調(diào)控形成陣列組織模式的超材料結(jié)構(gòu)單元的關(guān)鍵尺寸即能用于寬頻電磁。通過電功率控制加熱功率和升溫速度，利用電加熱升溫對(duì)熱致收縮薄膜上超材料結(jié)構(gòu)單元關(guān)鍵尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性超材料薄膜吸波特性峰值和吸波主頻段的調(diào)控。也可通過光導(dǎo)纖維，將高功率光源能量傳遞至對(duì)吸波特性影響顯著的關(guān)鍵部位，通過光致發(fā)熱實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵部位的加熱收縮，而所傳遞的光的功率成為調(diào)控收縮行為的控制參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性電磁超材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種調(diào)節(jié)柔性超材料薄膜局部應(yīng)變的吸波特性調(diào)控方法。

背景技術(shù)

由于電磁波越來越廣泛地被應(yīng)用于急速發(fā)展的飛機(jī)導(dǎo)航、手機(jī)通信、無線網(wǎng)絡(luò)等行業(yè)，電磁波相互干擾甚至電磁波污染就顯得日益突出；而且，近年來隨著GHz頻段的電子設(shè)備和通訊設(shè)備在快速增加，引起對(duì)電磁屏蔽材料的廣泛需求，如電磁波選擇頻率吸波、降低電磁干擾，提升設(shè)備的電磁兼容，消除或者減少電磁輻射污染等。在軍事領(lǐng)域，隨著雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的提升和偵測(cè)能力增強(qiáng)，航空目標(biāo)的電磁隱身偽裝能力也需要進(jìn)一步加強(qiáng)。因此研發(fā)和制備高效吸波材料已成為材料領(lǐng)域一個(gè)關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的電磁屏蔽和吸波材料主要集中于金屬及其復(fù)合材料，導(dǎo)電高分子和碳粉材料，但往往存在著密度大、厚度高，成本高，屏蔽和吸波效率差，二次污染(強(qiáng)反射)等問題在應(yīng)用上受到了很大限制。而近年來興起的超材料具有電磁屏蔽效率高，性能重復(fù)性高，使用頻段可精確計(jì)算等優(yōu)點(diǎn)，為解決上述問題提供了一個(gè)很好的思路。

超材料是由單元尺寸小于電磁波波長(zhǎng)的人工周期結(jié)構(gòu)，即通過關(guān)鍵物理尺寸有序設(shè)計(jì)，利用結(jié)構(gòu)單元的電共振和/或磁共振，實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的強(qiáng)吸波，同時(shí)超材料結(jié)構(gòu)單元一般具有帶阻特性，可實(shí)現(xiàn)吸波為主的電磁屏蔽。但是一般的超材料總是不能兼顧高性能寬帶吸波、面密度低和厚度小這三方面要求，并且設(shè)計(jì)過程較為復(fù)雜。在空對(duì)地攻擊的過程中，對(duì)于進(jìn)攻方的防區(qū)外發(fā)射航空器/彈藥而言，進(jìn)入防守方偵察范圍首先面對(duì)的是波長(zhǎng)較長(zhǎng)的探測(cè)搜索雷達(dá)；隨著飛行航跡逐漸接近并進(jìn)入對(duì)方防空區(qū)域的核心區(qū)域，開始需要應(yīng)對(duì)的是防守方波長(zhǎng)較短、偵測(cè)定位精度較高的跟蹤雷達(dá)；如果防守方發(fā)射對(duì)空導(dǎo)彈，還需要應(yīng)對(duì)波長(zhǎng)更短的制導(dǎo)雷達(dá)照射。如果進(jìn)攻方航空器吸波超材料不具備寬帶吸波特性，或者吸波主頻段適時(shí)可調(diào)的能力，將增大被對(duì)方雷達(dá)發(fā)現(xiàn)-確認(rèn)-跟蹤-定位的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而增大被擊落的概率。而且，傳統(tǒng)的超材料基底主要是剛性偏大的硬質(zhì)塑料板，缺乏對(duì)超材料結(jié)構(gòu)單元關(guān)鍵尺寸進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的能力，而以柔性薄膜作為基材近年來引起重視，成為實(shí)現(xiàn)電磁吸波超材料輕、薄、柔化的新途徑。

綜上所述，現(xiàn)有的柔性電磁吸波超材料的制備方法及其制備的產(chǎn)品仍然在性能、成本和使用等方面存在諸多不足，因此，有必要研究一種調(diào)節(jié)柔性超材料薄膜局部應(yīng)變的吸波特性調(diào)控方法。目前還未發(fā)現(xiàn)有通過柔性熱致收縮薄膜實(shí)現(xiàn)對(duì)超材料結(jié)構(gòu)單元關(guān)鍵尺寸調(diào)控的相關(guān)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種調(diào)節(jié)柔性超材料薄膜局部應(yīng)變的吸波特性調(diào)控方法。通過電功率控制加熱功率和升溫速度，利用電加熱升溫對(duì)熱致收縮薄膜上超材料結(jié)構(gòu)單元關(guān)鍵尺寸進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性超材料薄膜吸波特性峰值和吸波主頻段的調(diào)控。也可通過光導(dǎo)纖維，將高功率光源能量傳遞至對(duì)吸波特性影響顯著的關(guān)鍵部位，通過光致發(fā)熱實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵部位的加熱收縮，而所傳遞的光的功率成為調(diào)控收縮行為的控制參數(shù)。當(dāng)熱致收縮膜由于加熱升溫導(dǎo)致超材料結(jié)構(gòu)單元關(guān)鍵尺寸縮小之后，可通過將柔性超材料薄膜包裹在有氣囊夾層的剛性圓筒殼體的表層。通過氣囊充氣擴(kuò)大包裹成圓筒狀超材料的內(nèi)徑，可實(shí)現(xiàn)對(duì)柔性超材料薄膜的二次拉伸拉應(yīng)變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)超材料結(jié)構(gòu)單元關(guān)鍵尺寸的拉伸應(yīng)變?cè)龃蟆Ｔ谏鲜龌A(chǔ)上，還可在多層疊加的超材料薄膜形成的模塊外側(cè)設(shè)置剛性殼體。通過剛性外殼體對(duì)模塊沿著超材料薄膜厚度方向施加壓力，實(shí)現(xiàn)對(duì)超材料薄膜厚度方向?qū)优c層間距的調(diào)控，進(jìn)一步強(qiáng)化對(duì)吸波峰值的調(diào)控能力。其具體技術(shù)方案為：

一種調(diào)節(jié)柔性超材料薄膜局部應(yīng)變的吸波特性調(diào)控方法，包括以下步驟：柔性電磁吸波超材料薄膜多層疊加或折疊為預(yù)定的形狀，通過加熱調(diào)控形成陣列組織模式的超材料結(jié)構(gòu)單元的關(guān)鍵尺寸即能用于寬頻電磁。