[發明專利]Ku波段的高透明柔性動態調頻吸波表面結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202110793344.2
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113555695B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 陸衛兵;劉震國;耿明揚;陳昊
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 任志艷

本發明公開了一種Ku波段的高透明柔性動態調頻吸波表面結構及制備方法，屬于微波器件技術領域，包括疊合設置的石墨烯電容、方形金屬絲網陣列、PDMS介質層和金屬絲網底板，所述的石墨烯電容包括上下兩層疊合設置的PET襯底，在每層所述的PET襯底的內側均設有單層周期石墨烯條帶陣列，在所述的兩層疊合設置的PET襯底之間均勻填充透明離子液。石墨烯的方阻能通過直流電壓源對其施加不同的電壓進行動態控制，具體功能包括對入射波進行完美吸收且中頻吸波頻點在Ku波段進行動態調諧，可用于透明隱身、光電太陽能電池等，為石墨烯在微波段的透明柔性應用鋪設了道路。

技術領域

本發明屬于微波器件技術領域，涉及Ku波段的高透明柔性動態調頻吸波表面結構及其制備方法。

背景技術

在國防領域光學透明部件的電磁隱身和電磁防護具有極其重要的應用場景，一直是作戰平臺系統的研究重點和難點之一。有研究資料表明，透明部件對作戰平臺整體RCS的貢獻占有較大的比重。例如透明座艙是飛機三大電磁散射源之一，對機頭方向的RCS貢獻約占全機的1/4。再以擔負對海、反潛、近岸、防空作戰為主要目標的水面作戰平臺為例，需要進行電磁隱身和電磁防護的除了各種用頻設備外還包括艦船駕駛艙、舷窗、燈罩、裝備視窗等各種透明部件的隱身和防護。因此通過設計具有光學透明特性的電磁吸波結構實現武器平臺上透明部件的電磁隱身和電磁防護，提高整個武器平臺的生存能力和作戰效能具有重要理論意義和工程應用價值。

除此之外，為了提高探測能力，雷達的工作頻率往往會動態的發生改變，因此未來的戰機、艦船等武器平臺也需要具有相應的變化手段與之相適應，才能更好地完成電磁對抗的要求，增加其戰場生存能力。對于透明部件而言，這便要求透明電磁吸波結構的吸波幅度及工作頻段具有一定動態可調功能。而目前的ITO等透明材料只能實現一定的電磁屏蔽和電磁吸波功能，無法實現對電磁波吸波的動態調控。為此，開發一款吸波率和工作頻率可動態調控的新型透明電磁吸波材料的需求就顯得極為迫切，也是新一代平臺與裝備電磁隱身與對抗技術的發展亟需解決的問題。

近年來，隨著納米加工技術的發展，人們通過將特殊加工的金屬絲網與一些透明柔性介質PDMS(T.Jang and L.J.Guo.“Transparent and Flexible Polarization-Independent Microwave Broadband Absorber,”ACS Photonics,vol.1,No.3,2014)、PET(Y.Okano,S.Ogino and K.Ishikawa,“Development of Optically TransparentUltrathin Microwave Absorber for Ultrahigh-Frequency RF IdentificationSystem,”IEEE Trans.Micro.Theor.Tech,vol.60,No.8,2012)結合進行透明柔性的吸波表面研究，研究方向主要集中在吸波帶寬增強等方面。然而，由于吸波表面中金屬絲網的拓撲形狀一旦固定便很難改變，故而吸波表面結構一旦固定，其功能也隨之確定，無法實現動態調控。

石墨烯作為一種新興的二維平面材料，在力學、電學、光學、生物化學等等方面表現出杰出的性能，如單層石墨烯具有接近97.7％的透光率，具有最快的電子遷移率(15000cm2/v/cm)，不受溫度控制的超高電荷載流子遷移率(200000cm2/v/s)和接近光速的高效的費米速度(106m/s)。石墨烯還有極好的機械性能，其楊氏模量為1.0TPa，此外，它還有極好的電子傳導率及柔韌性。