[发明专利]一种超介质吸波材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波电磁材料领域，尤其涉及一种超介质吸波材料及制备方法。

背景技术

2000年，D.R.Smith等人提出了基于J.B.Pendry构造的单负介电常数超材料、单负磁导率超材料的思想，并首次人工合成出在X波段等效介电常数和等效磁导率同时为负的负折射率微波材料，实现了1976年前苏联科学家V.G.Veselago所预言的理想负折射率材料。2008年，Landy等人提出了一种完美超介质吸波材料的概念，通过合理的设计参数和选择，这种电磁谐振器超材料能够对入射电磁波的电磁分量分别产生耦合，从而在一个给定的频带内对入射到超材料表面的电磁波既不产生反射也不产生透射，实现完美吸收。现有超介质吸波材料因为工作波长与单元结构尺寸的比值较小，导致吸波材料吸波率对大入射角较为敏感，从而限制了超介质吸波材料的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种超介质吸波材料及制备方法，该超介质吸波材料在微波频段内可以实现超宽入射角吸波，且频率偏移小，性能稳定。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种超介质吸波材料，采用的基板为环氧树脂PCB基板，基本结构单元为紧密S型亚波长结构。

一种超介质吸波材料的制备方法，包括：

选取环氧树脂PCB基板；

环氧树脂PCB基板的一面上刻蚀出紧密S型亚波长结构，环氧树脂PCB基板的另一面覆铜。

本发明的超介质吸波材料利用紧密S型结构来增加其基本结构单元的电感，在超介质吸波材料尺寸一定的情况下降低谐振频率，达到亚波长结构，进而增加大入射角时的吸波率，降低对入射角的敏感度。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的超介质吸波材料单元示意图。

图2是本发明实施例2提供的单元绕数为5绕的超介质吸波材料在不同入射角下的吸波率示意图。

图3是本发明实施例3提供的单元绕数为7绕的超介质吸波材料在不同入射角下的吸波率示意图。

图4是本发明实施例4提供的单元绕数为10绕的超介质吸波材料在不同入射角下的吸波率示意图。

图5是本发明实施例5提供的单元绕数为12绕的超介质吸波材料在不同入射角下的吸波率示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明具体实施方式1提供的超介质吸波材料单元示意图。

如图所示，本发明实施例的超介质吸波材料包括：1、金属紧密S型亚波长谐振结构，2、环氧树脂PCB基板，3、覆铜面；其坐标E是电场矢量方向，K是波矢量方向，H是磁场矢量方向。

本发明实施例采用电路板刻蚀技术，在厚度t=0.25mm～1.6mm的环氧树脂PCB基板上一面刻蚀出紧密S型结构单元阵列，另一覆铜面保持不动，即制作成为基于紧密S型结构的超宽入射角超介质吸波材料。该吸波材料的单元尺寸a=0.6mm～5mm，谐振单元（即基本结构单元）的单元尺寸b=0.5mm～2.5mm，单元绕数n=5绕～20绕，绕线宽度d=0.05mm～0.4mm，绕线间隔c=0.05mm～0.4mm，绕线镀铜厚度为0.017mm～0.035mm。相邻两个谐振单元之间的中心间距为0.6mm～5mm。

本发明实施例的吸波材料利用紧密S型结构来增加谐振结构的电感，在吸波材料尺寸一定的情况下使谐振频率下降，达到亚波长结构，进而增加大入射角时的吸波率，降低对入射角的敏感度。

图2是本发明实施例2提供的单元绕数为5绕的超介质吸波材料在不同入射角下的吸波率示意图，其中图(a)为TE波入射，(b)为TM波入射。

所谓TE（Transverse Electric）波，是指入射波的电场矢量E与入射面垂直，入射波的磁场H与入射面平行，也被成为正交极化波或水平极化波；TM（Transverse Magnetic）波，入射波的电场矢量E与入射面平行，入射波的磁场H垂直于入射面，也被成为平行极化波或垂直极化波。

本发明实施例中，采用Ro4003基板，其介电常数ε＝3.55，损耗角正切tanδ＝0.0027。在厚度为0.8mm的基板上刻蚀出单元绕数为5绕的紧密S型单元结构，其线宽为0.2mm，厚度为0.017mm，绕线间隔为0.4mm，相邻结构单元的中心间距为3.4mm。