[发明专利]一种吸波超材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸波材料，尤其涉及一种吸波超材料。

背景技术

吸波材料是指能够吸收和衰减入射电磁波能量，通过材料的介质损耗使其电磁能转换成热能或其他能量形式的一类功能复合材料。吸波材料在治理电磁污染、制造隐身材料等方面具有巨大的应用前景。

目前常用的吸波材料有铁氧体、钛酸钡、金属微粉、石墨、碳化硅、导电纤维等，其中又已铁氧体吸波材料是研究将多且比较成熟的吸波材料。铁氧体在高频下有较高的磁导率和电阻率，电磁波易于进入并能快速衰减。但是，以铁氧体为代表的此类吸波材料存在高温特性差、面密度大且电磁参数匹配困难等缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的上述不足，提出一种吸波性能好、质量轻、厚度薄且电磁参数易于调节的吸波超材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提出一种吸波超材料，其包括具有两相对侧表面的基材，该两相对侧表面至少一侧表面上附着有周期排列的多个人造金属微结构；当入射方向垂直于该基材两相对侧表面的电磁波通过该超材料时该超材料的相对介电常数和相对磁导率基本相等。

当入射方向垂直于该基材两相对侧表面的电磁波通过该超材料时该超材料的相对介电常数的虚部和/或相对磁导率的虚部大于该基材的相对介电常数的虚部和/或相对磁导率的虚部使得该电磁波被吸收。

该基材两相对侧表面的一侧表面上附着有第一人造金属微结构，另一侧表面上附着有与该第一人造金属微结构一一对应的第二人造金属微结构；该第一人造金属微结构包括相互垂直而连接成“十”字形的两个第一金属分支，分别连接在该第一金属分支两端且垂直于该第一金属分支的第二金属分支；该第二人造金属微结构由一边具有缺口的四边形状的第三金属分支构成。

该第一人造金属微结构的每个该第二金属分支的中点分别设于与其连接的该第一金属分支的端点；该第二人造金属微结构由一边中点具有缺口的正方形状的该第三金属分支构成。

该人造金属微结构包括第一金属分支，该第一金属分支构成一边具有缺口的四边形状；一端设于该缺口相对的四边形边上并向该缺口延伸且突出该缺口的第二金属分支；垂直于该第二金属分支另一端的第三金属分支。

该人造金属微结构以该第二金属分支为对称轴成左右对称结构。

该基材为片状基材，该超材料由附着有多个该人造金属微结构的该片状基材叠加而成。

该基材为高分子聚合物、陶瓷、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料。

周期排列的多个该人造金属微结构是通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻、离子刻附着于该基材两相对侧表面至少一侧表面上。

本发明采用不同于传统吸波材料的吸波原理，通过将各种人造金属微结构周期排列于基材上并调整该人造金属微结构的尺寸以达到理想吸波效果，其具有质量轻、厚度薄、受外部环境干扰小且电磁参数易于调节的优点。进一步地，本发明通过设计独特的人造金属微结构的拓扑图案使得仅仅在基材一面附着该人造金属微结构即可解决本发明的技术问题，降低了工艺难度和成本，便于大规模生产。

附图说明

图1a为本发明一种吸波超材料第一较佳实施例中附着于基材一侧表面的第一人造金属微结构图；

图1b为本发明一种吸波超材料第一较佳实施例中附着于基材另一侧表面的第二人造金属微结构图；

图2为本发明一种吸波超材料第二较佳实施例中人造金属微结构图；

图3为本发明一种吸波超材料第二较佳实施例中人造金属微结构对入射电磁波电场和磁场响应的分解原理图；

图4为本发明一种吸波超材料相对介电常数ε与电磁波频率f的ε-f关系示意图；

图5为本发明一种吸波超材料相对磁导率μ与电磁波频率f的μ-f关系示意图；

图6为本发明一种吸波超材料第二较佳实施例中人造金属微结构被附着在基材一侧表面的计算机仿真效果图。

具体实施方式