[發明專利]一種寬頻雷達吸波超材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202210682453.1
• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN114885596A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 汪劉應;葛超群;劉顧;王龍;陳孟州
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍火箭軍工程大學
• 主分類號: H05K9/00
• 分類號: H05K9/00;B29C64/393;B29C64/386;B33Y50/00;B33Y50/02;B33Y70/10;B29C48/00
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 勾慧敏

1.一種寬頻雷達吸波超材料的制備方法，其特征在于，包括：

制備具有電磁吸波功能的3D打印材料；

測試所述3D打印材料的基礎復介電常數和復磁導率；

根據所述基礎復介電常數和復磁導率，基于四分之一波長干涉模型設計具有不同尺寸的吸波層，以形成中空單元結構；

根據所述中空單元結構建立雷達吸波超材料的結構模型，并采用3D打印技術進行打印，得到寬頻雷達吸波超材料。

2.根據權利要求1所述的寬頻雷達吸波超材料的制備方法，其特征在于，制備具有電磁吸波功能的3D打印材料包括：

稱取一定比例的吸波劑和基體材料的粉末，去除水分后，將兩者混合均勻，得到吸波原料粉末；其中，所述吸波劑的填充量為5％～60％；

將所述吸波原料粉末加入單螺桿擠出機中進行拉絲，得到具有電磁吸波功能的3D打印材料。

3.根據權利要求1所述的寬頻雷達吸波超材料的制備方法，其特征在于，測試所述3D打印材料的基礎復介電常數和復磁導率包括：

設置吸波頻率范圍，并在該范圍內選取n個頻率點；其中，所述n個頻率點至少包括所述吸波頻率范圍內的最高頻率和最低頻率；

采用同軸線法或者波導法測試所選頻率點對應的復介電常數和復磁導率。

4.根據權利要求3所述的寬頻雷達吸波超材料的制備方法，其特征在于，所述吸波頻率范圍為2-18GHz，所述若干個頻率點的間隔為0.1～2GHz。

5.根據權利要求3所述的寬頻雷達吸波超材料的制備方法，其特征在于，根據所述基礎復介電常數和復磁導率，基于四分之一波長干涉模型設計包括多個吸波層的中空單元結構，包括：

根據每個頻率點對應的基礎復介電常數和復磁導率，基于四分之一波長干涉模型，計算不同頻率下的四分之一波長干涉厚度，計算公式為：

其中，c表示光速，f_i表示第i個頻率點，1≤i≤n，且f₁到f_n的頻率依次減小；Re_i(μ_rε_r)表示第i個頻率點對應的復介電常數和復磁導率的實部；

構建一實心幾何體作為底層吸波層，其厚度為最大頻率f₁對應的四分之一波長干涉厚度d₁；

依次在所述底層吸波層上構建多個不同尺寸的中空幾何體作為上層吸波層，以與所述底層吸波層一起形成中空單元結構；其中，多個中空幾何體的厚度自下而上依次為d₂-d₁、d₃-d₂、……、d_n-d_n-1。

6.根據權利要求5所述的寬頻雷達吸波超材料的制備方法，其特征在于，所述底層吸波層在二維平面上的投影為正方形；每個所述中空幾何體在二維平面上的投影具有相同的外輪廓，且該外輪廓的外接圓直徑與所述正方形的邊長相同。

7.根據權利要求6所述的寬頻雷達吸波超材料的制備方法，其特征在于，每個所述中空幾何體在二維平面上投影的外輪廓和內輪廓相同，其形狀為圓形、六邊形、或者正方形，且所述外輪廓與所述內輪廓的外接圓共心。

8.根據權利要求7所述的寬頻雷達吸波超材料的制備方法，其特征在于，所述內輪廓的外接圓直徑自下而上依次為其中，D表示底層吸波層在二維平面上的投影正方形的邊長。

9.一種寬頻雷達吸波超材料，其特征在于，包括若干中空單元結構，每個中空單元結構均包括若干不同尺寸的吸波層；其中，所述吸波層的尺寸是根據3D打印材料的基礎復介電常數和復磁導率，基于四分之一波長干涉模型設計形成的。

10.根據權利要求9所述的寬頻雷達吸波超材料，其特征在于，所述中空單元結構的底層吸波層為一實心幾何體，其厚度為d₁；

所述中空單元結構的上層吸波層為若干不同尺寸的中空幾何體，其厚度自下而上依次為d₂-d₁、d₃-d₂、……、d_n-d_n-1；

其中，d₁……d_n分別表示不同頻率下的四分之一波長干涉厚度，其計算公式為：

其中，c表示光速，f_i表示第i個頻率點，1≤i≤n，且f₁到f_n的頻率依次減小；Re_i(μ_rε_r)表示第i個頻率點對應的復介電常數和復磁導率的實部。