[发明专利]宽频带吸波超材料

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种宽频带吸波超材料。

背景技术

随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。

目前研究与应用比较多的吸波材料有铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料、多晶铁纤维吸波材料、导电高聚物吸波材料、等离子体型吸波材料及光学透明吸波材料等。各种不同的材料其应用的范围有所不同，其覆盖的频段范围也有所差别。但是还没有一种吸波材料可以较好地满足重量轻、厚度薄、吸收频带宽、吸收率高等条件。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种宽频带吸波超材料，其厚度薄、吸收频带宽、吸收率较高。

为解决上述技术问题，提供了一种宽频带吸波超材料，所述超材料由多个阻抗均匀的超材料片层沿垂直于所述片层表面方向堆叠形成且所述同一片层的等效介电常数ε与等效磁导率μ相等，每个片层包括片状的基板和附着在所述基板上的多个人造微结构，电磁波通过该超材料时不同片层所附着的人造微结构与不同频段的电磁波产生电磁共振。

进一步地，每个所述人造微结构为由至少一根金属丝组成的平面结构或立体结构。

进一步地，所述金属丝为铜丝或银丝。

进一步地，所述金属线通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在片状基板上。

进一步地，所述基板由高分子材料、陶瓷材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。

进一步地，所述人造微结构具有对电场响应的拓扑结构。

进一步地，所述人造微结构为“工”字形、“十”字形或“H”形。

进一步地，所述人造微结构为“工”字形的衍生结构、“十”字形的衍生结构。

进一步地，所述人造微结构具有对磁场响应的拓扑结构。

进一步地，所述人造微结构为带有缺口的多边形或带有缺口的环形。

上述技术方案至少具有如下有益效果：本发明的宽频带吸波超材料由多个阻抗均匀的超材料片层堆叠形成且每一片层的等效介电常数ε与等效磁导率μ相等，每个片层包括片状的基板和附着在基板上的多个人造微结构，电磁波通过该超材料时该不同片层所附着的人造微结构与不同频段的电磁波产生电磁共振。通过对人造微结构的合理设计可使不同的超材料片层吸收不同频段的电磁波且满足阻抗匹配特性。本发明的吸波超材料重量轻、厚度薄、吸收频带宽且吸收率较高。

附图说明

图1是本发明的宽频带吸波超材料的结构示意图。

图2是图1所示的宽频带吸波超材料的主视图。

图3是图1所示的宽频带吸波超材料的侧视图。

图4是图3所示的宽频带吸波超材料的A-A剖视图。

图5是本发明的超材料所采用的“工”字形的人造微结构衍生的第一实施例的示意图。

图6是本图5所示的人造微结构衍生的第二实施例的示意图。

图7是本发明的超材料所采用的人造微结构的第三实施例的示意图。

具体实施方式

吸波材料是指能吸收入射到其表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗使电磁波能量转化为热能或其他形式的能量的材料。吸波材料的基本设计思想是：电磁波入射到吸波材料上时，它能尽可能不反射而最大限度地进入材料内部，即要求吸波材料满足阻抗匹配特性；进入材料内的电磁波能因介质损耗而迅速地衰减掉，即要求吸波材料满足衰减匹配特性。其中由于吸波材料存在损耗，所以相对介电常数ε＝ε’-jε”，相对磁导率μ＝μ’-jμ”，损耗大小可用电损耗因子tanδ_e＝ε”/ε’和磁损耗因子tanδ_m＝μ”/μ’来表征。既满足阻抗匹配特性又满足尽可能大的衰减特性是各类吸波材料追求的目标。

目前研究与应用比较多的吸波材料有铁氧体吸波材料、金属微粉吸波材料、纳米吸波材料、多晶铁纤维吸波材料、导电高聚物吸波材料、等离子体型吸波材料及光学透明吸波材料等。各种不同的材料其应用的范围有所不同，其覆盖的频段范围也有所差别。但现有的吸波材料不能满足重量轻、厚度薄、吸收频带宽、阻抗匹配等条件。