[發明專利]一種柔性羰基鐵倒金字塔超材料薄膜的制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310253287.8
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116315712A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 李均;邢文文;李禧龍;孔睿;周忠祥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00;H05K9/00
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

一種柔性羰基鐵倒金字塔超材料薄膜的制備方法和應用，它涉及電磁吸收超材料的制備方法和應用。它是要解決現有超材料加工后功能固定、在固定薄厚度下吸收頻帶窄的技術問題，本方法：將羰基鐵粉末、鄰苯二甲酸二丁酯和磷酸三丁酯加入到PVB粘結劑中制備漿料；再將漿料在玻璃基板上流延、干燥，得到流延膜；將流延膜疊層后雕刻周期性單元，再疊層將周期性單元組裝成倒金字塔結構，得到超材料薄膜。將約2mm的薄膜直接貼合在金屬板上制成電磁吸收平板構件，其吸收帶寬覆蓋約12.4GHz?18.5GHz；將薄膜彎曲覆蓋在金屬板上并留有厚度可調節的空氣層，實現約在6.8GHz、14.5GHz的雙頻吸收，該多功能薄膜可用于吸波領域。

技術領域

本發明涉及電磁吸收超材料的制備方法。

背景技術

高新技術加速了電子設備以及雷達偵察系統的更新換代，由此造成的電磁輻射嚴重超標并對隱身戰機的安全可靠性提出了挑戰，促使寬帶和強吸收等高性能吸波材料的研發，以有效解決電磁污染以及設備信號干擾的問題。傳統吸波材料依賴于材料本身的電磁特性，單一的損耗機制導致其吸收頻帶過窄。超材料通過設計周期單元來增強電磁共振，由于周期性結構在復雜的電磁環境下難以維持，并且變形加工的精細度有待提高，因此兼具寬頻帶、薄型、可調諧等多種功能的新型吸波超材料成為了研究熱點。

公開號為CN111641044A的中國專利《一種柔性電磁超材料及其制備方法》采用磁性復合材料構成柔性基體，將超材料的周期性單元嵌入柔性基體表面。利用膠水粘結會使得結構的精細度降低，影響其在復雜電磁環境下的穩定使用，制作后的吸收器功能固定，不能調節。

發明內容

本發明是要解決現有超材料加工后功能固定、在固定薄厚度下吸收頻帶窄的技術問題，而提供一種柔性羰基鐵倒金字塔超材料薄膜的制備方法和應用。

本發明的柔性羰基鐵倒金字塔超材料薄膜的制備方法，按以下步驟進行：

一、將聚乙烯醇縮丁醛(PVB)粉末溶于無水乙醇中，在70～80℃水浴加熱環境下用磁力攪拌器攪拌至透明，得到聚乙烯醇縮丁醛(PVB)粘結劑；

二、將羰基鐵粉末用100目的篩網過篩后，倒入步驟一所得的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)粘結劑中，再依次加入增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)以及分散劑磷酸三丁酯(TBP)，通過真空行星式攪拌機分散30～40min并進行真空除泡，獲得漿料；

三、在玻璃板上噴涂脫模劑后放置于160～170℃干燥箱中加熱15～20min，再將其冷卻至室溫；然后將步驟二得到的漿料用刮刀以10～15mm/s速度在玻璃基板上流延，干燥，得到流延膜；該流延膜的厚度為0.1～0.3mm；

四、將步驟三得到的流延膜多張疊加至0.48～0.52mm，得到單層膜；取四張單層膜，使用Auto?CAD分別繪制周期性正六棱柱的單元圖案并使用激光在每張單層膜上雕刻，其中正六棱柱的單元的周期為28～32mm，從上至下單層膜上的正六棱柱的半徑依次為6.9～7.1mm、4.9～5.1mm、2.9～3.1mm、1.9～2.1mm，且相鄰單層膜上對應正六棱柱的側面夾角為14～16°，四層單層膜上的正六棱柱構成倒金字塔結構的單元結構，得到柔性羰基鐵倒金字塔超材料薄膜。

更進一步地，步驟一中所述的聚乙烯醇縮丁醛粘結劑中(PVB)的質量百分濃度為8％～10％。

更進一步地，步驟二中所述的吸收劑羰基鐵粉末、PVB粘結劑、鄰苯二甲酸二丁酯與磷酸三丁酯的質量比為(10～12):1:(1～1.2):(1.8～2)。

更進一步地，步驟三中所述的脫模劑為環氧樹脂脫模劑。

更進一步地，步驟三中所述的干燥是在室溫下自然干燥24～30h。