[發(fā)明專利]一種基于電磁諧振結(jié)構(gòu)的可調(diào)固態(tài)電磁真空材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010731328.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN111864401B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 卓若凡;葉德信;皇甫江濤;冉立新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q15/00
• 分類號(hào): H01Q15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發(fā)明公開了一種基于電磁諧振結(jié)構(gòu)的可調(diào)固態(tài)電磁真空材料。包括基本單元，金屬結(jié)構(gòu)為柱體，金屬結(jié)構(gòu)包括表面金屬板、金屬連接柱和內(nèi)部金屬板，兩表面金屬板在金屬結(jié)構(gòu)柱體頂?shù)酌妫瑑山饘龠B接柱位于金屬結(jié)構(gòu)中心軸線且上下布置，兩內(nèi)部金屬板位于金屬結(jié)構(gòu)中心且上下布置，兩金屬連接柱分別連接兩內(nèi)部金屬板，兩個(gè)內(nèi)部金屬板間連接變?nèi)荻O管，兩塊內(nèi)部金屬板周圍有環(huán)形金屬結(jié)構(gòu)，環(huán)形金屬結(jié)構(gòu)由上下兩個(gè)金屬環(huán)通過四角連接金屬柱連接構(gòu)成。本發(fā)明能通過施加不同電壓調(diào)控為“電磁真空”或者“金屬顆粒”模式，通過電壓調(diào)控變?nèi)荻O管容值實(shí)現(xiàn)模式調(diào)控，直接通過結(jié)構(gòu)尺寸縮放拓展到射頻、太赫茲乃至光波等各個(gè)頻段，應(yīng)用廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電磁材料和電磁透明研究領(lǐng)域的一種電磁可調(diào)材料，具體涉及一種基于電磁諧振結(jié)構(gòu)的可調(diào)固態(tài)電磁真空材料。

背景技術(shù)

自然界中的物體對(duì)電磁波存在不同的作用，反射、折射以及損耗，因此在觀察者視角中，不同物體或者媒質(zhì)會(huì)表現(xiàn)出不同的樣子。而物體或者媒質(zhì)的電磁特性可以被描述為介電常數(shù)和磁導(dǎo)率。自由空間的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率均為1，此時(shí)，電磁波不會(huì)發(fā)生反射、折射以及損耗，而自然界中的幾乎所有媒質(zhì)的電磁特性都不同于自由空間，因此這些媒質(zhì)總是存在反射、折射以及損耗。如果存在一種實(shí)體物質(zhì)，使其電磁特性，即介電常數(shù)和磁導(dǎo)率均為1，那么這種物質(zhì)雖然可以被觸覺感知，但是卻可以不被電磁波感知，那么這種物質(zhì)就可以被稱為固態(tài)的“電磁真空”材料。同理，如果一個(gè)媒質(zhì)存在極大的反射，如同金屬顆粒表現(xiàn)出來的性質(zhì)，那么這種媒質(zhì)就可以被視為“金屬顆粒”材料。

電磁材料是近年來電磁學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，已經(jīng)研究產(chǎn)生了各種等效介電常數(shù)和磁導(dǎo)率都可以隨意控制的人工電磁材料，三維固態(tài)的“電磁真空”材料也被深入研究，但是這種材料僅僅具有“電磁真空”特性，無法在制作完成后實(shí)現(xiàn)電磁結(jié)構(gòu)的再調(diào)控，這極大地限制了三維固態(tài)“電磁真空”材料的應(yīng)用。而電可調(diào)控的電磁真空和全不透明研究還僅停留在二維平面階段，同樣將可重構(gòu)的電磁結(jié)構(gòu)材料限制在平面的應(yīng)用中。

波導(dǎo)是電磁學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的器件，但是對(duì)于一個(gè)固定的波導(dǎo)器件，一旦設(shè)計(jì)制作，其參數(shù)和尺寸就完全固定，作用也就相對(duì)單一。這意味著不同條件下可能需要很多的波導(dǎo)器件。如果利用每個(gè)單元都可重構(gòu)為“電磁真空”和“金屬顆粒”的材料，那么就可以根據(jù)需要重構(gòu)出需要的波導(dǎo)器件，如波導(dǎo)衰減器，定向耦合器，波導(dǎo)功分器等器件，實(shí)現(xiàn)一個(gè)器件的多用途化。同時(shí)，可重構(gòu)的電磁結(jié)構(gòu)材料還可應(yīng)用于天線罩，天線，暗室支撐材料等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于電諧振單元的固態(tài)“電磁真空”和“金屬顆粒”的可調(diào)控材料，可以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)任意單元電磁透明和電磁全反射之間切換，從而通過結(jié)構(gòu)本身和電壓偏置的設(shè)置來構(gòu)造出任意可能的電磁結(jié)構(gòu)，通過電壓調(diào)控變?nèi)荻O管容值實(shí)現(xiàn)模式調(diào)控，直接通過結(jié)構(gòu)尺寸縮放拓展到射頻、太赫茲乃至光波等各個(gè)頻段，能被廣泛用于電磁材料等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：