[發明專利]基于高分子材料摻雜的電磁波極化調控材料及其應用

有效

• 申請號: 202110601465.2
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113328260B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 吳振華;李怡俊;李杰龍;胡旻;鐘任斌;劉頔威;劉盛綱
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24;H01Q15/00
• 代理公司: 成都云縱知識產權代理事務所(普通合伙) 51316
• 代理人: 劉沙粒;伍星

基于高分子材料摻雜的電磁波極化調控材料及其應用，該電磁波極化調控材料包括主體，主體由高分子材料構成，主體中無序摻雜有若干方向一致的金屬顆粒，相鄰的金屬顆粒之間形成縫隙，縫隙用于電磁波的極化調控。本發明利用主體內方向一致的金屬顆粒，能夠實現極化調控材料宏觀整體上的金屬狹縫，從而達到對入射電磁波的極化調制，相較于傳統的電磁波極化器，無需設置復雜、精細的微結構或超表面即可實現電磁波極化調制，采用增材制造技術即可實現快速生產，大幅簡化了制備工藝，顯著提高了生產效率。

技術領域

本發明涉及電磁波極化片，具體涉及基于高分子材料摻雜的電磁波極化調控材料及其應用，適用于電磁波特別是太赫茲波的極化。

背景技術

電磁波的電場強度的取向和幅值隨時間而變化的性質在光學中稱為偏振，如果這種變化具有確定的規律，則稱電磁波為極化電磁波。

電磁波極化器可以實現對入射波的極化調控。現有技術中，專利CN102769191A公開了一種能夠實現極化轉換的超材料，該超材料包括基材以及設置在基材上的多個人造微結構，通過人造微結構影響在其中傳播的平面電磁波的電場矢量，使得平面電磁波離開超材料時，所述電場矢量的兩個正交分量產生相位差，從而實現平面電磁波極化方式的相互轉換。專利CN104810628B公開了一種葉片型太赫茲波寬帶線極化器，該極化器由單元結構周期性排列而成，每個單元結構從下到上依次為基底、金屬反射層、介質層和超表面；超表面由兩個完全相同的葉片構成，通過長邊漸變性質的葉片形超表面得到了具有三個連續的極化轉化頻段的線極化器。

然而，現有的電磁波極化器結構復雜，對制備工藝的要求高，造成制備工藝冗長、生產成本高等問題。此外，傳統的極化器的柔韌性差，難以根據電磁波分布，應用場景有限。

發明內容

本發明的目的在于提供基于高分子材料摻雜的電磁波極化調控材料及其應用，以解決現有技術中電磁波極化器需要通過有序排布的微結構或超表面實現極化，造成制備工藝精度要求高，工藝冗長、生產成本高的問題。

本發明通過下述技術方案實現：

基于高分子材料摻雜的電磁波極化調控材料，包括主體，所述主體由高分子材料構成，主體中無序摻雜有若干方向一致的金屬顆粒，相鄰的金屬顆粒之間形成縫隙，所述縫隙用于電磁波的極化調控。

本技術方案中，電磁波極化調控材料的主體由高分子材料構成，高分子材料具有一定的柔韌性，可以根據電磁波分布，一定程度上提高極化調控材料的應用前景。高分子材料中摻雜的若干金屬顆粒均勻地分布于高分子材料中且金屬顆粒的方向一致或者基本一致，使得相鄰的金屬顆粒之間存在足夠大小的縫隙，該縫隙使得電場方向順著縫隙的電磁波能夠透過極化調控材料，而電場方向與縫隙垂直的電磁波則被極化調控材料截獲，最終透過極化調控材料的電磁波即為極化波。

在一個或多個實施例中，極化調控材料可以制作成片狀或者其他所需的形狀，在部分實施例中，極化調控材料也可以通過增材制造直接包裹于器件上，從而實現僅允許有用信號透射而屏蔽其他極化波入射的目的。

在一個或多個實施例中，電磁波優選為高頻段的電磁波，包括微波毫米波和太赫茲波。

在部分實施例中，所述極化調控材料采用3D打印制造。具體地，將一定質量比的金屬顆粒加入至熔融狀態下的高分子材料中，攪拌均勻后利用3D打印成型即可制得。

本技術方案中，利用主體內方向一致的金屬顆粒，能夠實現極化調控材料宏觀整體上的金屬狹縫，從而達到對入射電磁波的極化調制，相較于傳統的電磁波極化器，無需設置復雜、精細的微結構或超表面即可實現電磁波極化調制，采用增材制造技術即可實現快速生產，大幅簡化了制備工藝，顯著提高了生產效率；此外，該極化調控材料既可以具有確定的形狀以滿足特定的應用場景，例如檢測極化波，又例如可以利用多個極化調控片在電磁波傳輸方向上的空間疊加，實現電磁波極化方向的調通，也可以作為涂層包裹于器件表面實現僅允許有用信號透射的功能，具有廣闊的應用前景。