[发明专利]一种宽频带负磁导率材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种负磁导率材料及其制备方法，属于电磁材料领域。

背景技术

自然界中的材料在频率超过GHz波段时磁性特征将不明显，很少具有负的 磁导率。上世纪末英国帝国理工学院J.B.Pendry等人提出了采用金属开路环谐 振器阵列构造负磁导率的方法，这一方法于2001年被美国加州大学San Diego 分校的D.R.Smith等人实验实现，在此以后，与负磁导率材料相关的研究得到 了迅速的发展。Smith等人实现的负磁导率材料其磁谐振环内外的介质相对磁导 率都为1，工作频带普遍很窄，只有0.5％，这使得负磁导率材料的应用得到了 很大的限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工作频带得到提高的宽频带负磁导 率材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该宽频带负磁导率材料主要 包括第一介质、第二介质和磁谐振环，所述磁谐振环具有负磁导率，所述第二 介质在所述磁谐振环的环内，所述第一介质在所述磁谐振环的环外，所述第二 介质的磁导率的绝对值大于第一介质的磁导率的绝对值。

进一步地，本发明所述磁谐振环为次波长磁谐振环。

进一步地，本发明所述第一介质是由闭合的金属环构成的周期阵列，或者 是由闭合金属环随意堆叠而成的结构。

进一步地，本发明在所述磁谐振环的环外设置有闭合的金属环和支撑体， 所述闭合的金属环由所述支撑体支撑，所述闭合的金属环和支撑体共同构成第 一介质。

本发明宽频带负磁导率材料的一种制备方法主要包括如下步骤：

1)将具有负磁导率的磁谐振环印制或刻蚀在第一介质上；将第一介质在磁 谐振环的环内部分去除；

2)用第二介质填充该磁谐振环的环内区域，所述第二介质的磁导率的绝对 值大于第一介质的磁导率的绝对值。

本发明宽频带负磁导率材料的另一种制备方法主要包括如下步骤：

1)将具有负磁导率的磁谐振环印制或刻蚀在第二介质上，使磁谐振环的内 边界与第二介质的外边界吻合；

2)去除第一介质中与磁谐振环外边界尺寸相同的部分，将印制有磁谐振环 的第二介质填充到第一介质的空出区域中，所述第二介质的磁导率的绝对值大 于第一介质的磁导率的绝对值。

本发明通过增加磁谐振环内外介质的磁导率比值来获得宽频带负磁导率材 料。在具有负磁导率的磁谐振环中填充具有较高磁导率物质，即第二介质，而 磁谐振环的外部填充磁导率的绝对值相对于第二介质较低的第一介质，可以使 材料的工作频带带宽增加，构造宽频带负磁导率材料。其中填充的高磁导率物 质或者低磁导率物质可以是均匀的介质，也可以是非均匀的具有等效磁导率特 性的结构。

本发明具有的有益效果是：通过增加第二介质与第一介质的磁导率比率， 可以大大增加负磁导率材料的频率带宽，可以达到接近200％的相对带宽，这里 相对带宽定义为频率带宽与带宽中心频率的比值。由这种方法实现的负磁导率 材料将具有较小的材料色散，同时实现原理简单，方法简便，性能稳定，在应 用中具有很大的优越性。此方法适用于任意频段的负磁导率材料。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的宽频带负磁导率材料的横截面示意图；

图2是本发明另一种实施方式的宽频带负磁导率材料的横截面示意图；

图3是本发明中将第一介质在磁谐振环的环内部分去除后的横截面示意图；

图4是本发明中用于填充图3中空出的环内区域的第二介质的横截面示意 图；

图5是将图4中的第二介质填充到图3中空出的环内区域后的宽频带负磁 导率材料的横截面示意图；

图6是本发明中将磁谐振环印制或刻蚀在第二介质时的横截面示意图；

图7是本发明中第一介质在去除与图6的磁谐振环外边界尺寸相同的部分 后的横截面示意图；

图8是将图6的第二介质填充到图7的空出区域后的宽频带负磁导率材料 的横截面示意图。

具体实施方式