[發(fā)明專利]一種基于三浦折紙的三維可重構(gòu)寬帶寬角域吸波材料

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• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN113972499A
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李勇峰;朱志標(biāo);屈紹波;成洋;秦喆;鄭麟;王甲富
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 西安銘澤知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61223
• 代理人: 崔瑞迎

本發(fā)明屬于隱身材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于三浦折紙的三維可重構(gòu)寬帶寬角域吸波材料。包括沿電磁傳播方向依次設(shè)置的折紙結(jié)構(gòu)、基板層和金屬背板，所述折紙結(jié)構(gòu)包括可重構(gòu)基板和印制在所述可重構(gòu)基板上的超材料結(jié)構(gòu)單元。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了吸波材料可動(dòng)態(tài)調(diào)整，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對TM波的超寬帶吸收。與此同時(shí)，該可重構(gòu)吸波材料擁有良好的斜入射性能，角域較寬。隨著形狀記憶合金、4D印刷和自折疊折紙等微制造技術(shù)的不斷發(fā)展，本發(fā)明在制造可重構(gòu)器件將有更廣闊的應(yīng)用空間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于隱身材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于三浦折紙的三維可重構(gòu)寬帶寬角域吸波材料。

背景技術(shù)

在信息化戰(zhàn)爭的背景下，電磁吸波材料是實(shí)現(xiàn)隱身技術(shù)的有效途徑之一，已經(jīng)成為各國爭相研究的重點(diǎn)。與此同時(shí)，它在無線通信、電磁屏蔽和電磁兼容等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。為了實(shí)現(xiàn)高效的電磁吸波特性，傳統(tǒng)型吸波材料對材料各組分的物理和化學(xué)特性以及制備過程進(jìn)行了深入研究，制備出一系列具有導(dǎo)電損耗、介電損耗和磁損耗特性的吸波材料。然而，隨著對傳統(tǒng)吸波材料的性能表征的研究不斷深入，其吸波性能可挖掘空間越來越小。而超材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的引入和發(fā)展，為電磁吸波材料綜合性能的提升帶來了一次全新的變革。相比傳統(tǒng)型吸波材料，吸波超材料最大的優(yōu)勢就是宏觀性能的可設(shè)計(jì)性，即材料整體的吸波性能不再簡單地由組成材料的電磁損耗特性決定，吸波超材料的周期單元結(jié)構(gòu)以及排布方式也會(huì)直接影響材料整體的吸波性能。

基于吸波超材料設(shè)計(jì)的完美吸波材料，是指能對位于工作波長的電磁波進(jìn)行有效吸收的器件，它不僅可以應(yīng)用于國防防御體系中，也可以應(yīng)用到我們的日常生活中，為我們的生活提供極大的便利。超材料完美吸波材料一般采用經(jīng)典的三層結(jié)構(gòu)，頂層為周期性金屬結(jié)構(gòu)，中間層為具有一定厚度的電介質(zhì)或者絕緣體材料，底層采用厚度遠(yuǎn)大于電磁波在金屬中趨膚深度的連續(xù)金屬膜，可以起到阻擋電磁波透射的作用。通過合理優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)器件工作波長的改變和吸收參數(shù)的調(diào)節(jié)。這樣優(yōu)異的特性可以使超材料完美吸波材料在生物傳感器、濾波器、太陽能光伏和光電檢測等領(lǐng)域得到很好的應(yīng)用和發(fā)展。從電磁波吸收頻帶來看，完美吸波材料可以分為窄帶吸收和寬帶吸收，另外還有單頻帶、雙頻帶、多頻帶等多種電磁波吸收模式。從偏振敏感情況來看，可以分為入射角偏振敏感和入射角偏振不敏感吸波材料。

然而，上述吸波材料都是二維超材料，盡管擁有厚度小、可集成化的特征，結(jié)構(gòu)一旦設(shè)計(jì)好，再去改變吸波材料的結(jié)構(gòu)具有一定的挑戰(zhàn)性。此外，一般的超材料吸波材料在保持寬帶吸收的同時(shí)，最大的入射角在30°-60°之間，且隨著入射角度的增加，吸波材料的性能會(huì)逐漸變差，導(dǎo)致在實(shí)際應(yīng)用中有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于三浦折紙的三維可重構(gòu)寬帶寬角域吸波材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于三浦折紙的三維可重構(gòu)寬帶寬角域吸波材料，包括沿電磁傳播方向依次設(shè)置的可重構(gòu)超材料、基板層和金屬背板，所述折紙結(jié)構(gòu)包括可重構(gòu)基板和印制在所述可重構(gòu)基板上的超材料結(jié)構(gòu)單元。

進(jìn)一步的，所述可重構(gòu)基板為厚度0.05mm的聚酰亞胺基板。

進(jìn)一步的，所述超材料結(jié)構(gòu)單元為電阻膜。

更進(jìn)一步的，所述電阻膜形狀為十字形。

更進(jìn)一步的，所述電阻膜的方阻為100Ω/sq。

進(jìn)一步的，所述基板層為厚度為2mm的PMI泡沫基板。

進(jìn)一步的，所述金屬背板厚度為0.017mm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了吸波材料可動(dòng)態(tài)調(diào)整，吸波材料在一定的伸縮范圍內(nèi)(改變折疊角)保持高效的吸波性能。當(dāng)折疊角為55°時(shí)，在1.48-40.00GHz頻段范圍內(nèi)，吸波材料對TM波的吸收率保持在90％以上。