[发明专利]超材料和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种超材料及具有该超材料的设备。

背景技术

超材料是一种新型的人工电磁材料，包括基板和规律地排布在基板表面或内部的导电几何结构，该导电几何结构能对入射电磁波电场和/或磁场产生响应。改变导电几何结构的图案和/或尺寸即可改变该处对入射电磁波的响应。通过设计材料每点的导电几何结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波等。

鉴于超材料对电磁波良好的可设计性，其在电磁波吸波或透波上具有潜在的应用前景。但现有的超材料主要是平板形的基板上周期性排布一定的人造几何结构，通过设计优化后的人造几何结构排布来实现电磁波透过超材料后的汇聚、扩展、定向等功能，并不能实现吸波功能。

发明内容

本发明目的在于提供一种超材料，旨在使该超材料具有良好的吸波性能。

本发明提供了一种超材料，所述超材料包括至少一层基材、至少一层设置在所述基材上的结构层以及覆盖在所述基材表面上的反射层，所述结构层包括多个导电几何结构，所述基材为管状。

进一步地，所述导电几何结构为导电材料制成的具有几何形状的结构。

进一步地，所述基材由介电常数大于1的介质材料制成。

进一步地，所述介质材料为半导体或绝缘体。

进一步地，所述反射层为导电层。

进一步地，所述反射层为金属层。

进一步地，所述超材料还包括遍布在至少其中一个基材表面上的导电油墨层。

进一步地，所述基材包括：第一层基材，贴覆于所述反射层上；第二层基材，设置于所述第一层基材的远离所述反射层的一侧，所述导电油墨层位于所述第一层基材和所述第二层基材之间。

进一步地，所述基材为树脂基体与纤维增强体制成的预浸料。

进一步地，所述管状基材的轴线为曲线。

本发明还涉及一种设备，包括设备主体和所述设备主体上的上述的超材料。

根据本发明的超材料和设备，由于超材料本身由具有基材和贴覆于基材上的反射层的吸波超材料制成，可以通过基材上结构层对电磁波的吸收、反射层对未吸收的电磁波的反射、结构层对电磁波的再吸收的循环过程，实现超材料的良好的吸波性能，从而具有该超材料的设备也能具有很高的吸波性能。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的管道的结构和工作原理示意图；

图2是根据本发明实施例的管道采用的吸波超材料的结构示意图。

其中，各附图标记代表：100、超材料；11、导电油墨层；12、导电油墨结构层；13、金属结构层；21、第一层基材；22、第二层基材；23、第三层基材；24、第四层基材；30、反射层。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实施例的超材料100由吸波超材料制成。吸波超材料包括吸波主体和反射层30，吸波主体包括至少一层基材和至少一层结构层。各结构层通过基材分隔，每层结构层包括多个规则排列的导电几何结构。反射层30优选设置于超材料100的最外层，贴覆于吸波主体的外侧。反射层也可设置在其中一个基材表面上，但所有结构层均应位于反射层的同一侧。

本发明中，基材采用不导电的材料或者非良导体材料制成，例如绝缘体或半导体。优选其介电常数大于1，例如环氧树脂、聚四氟乙烯、陶瓷等，或者可以具有相对而言更高的介电常数。如图1所示，基材为管状，使得本实施例的超材料100截面为圆形、轴线为曲线。其截面也可以是方形、梯形或其他形状，轴线也可以为曲线。在一种应用状态下，超材料100可以为进气道。

导电几何结构为由导电材料制成的具有平面几何形状的结构，导电材料可以是金属或合金，也可以是非金属的可导电的材料。这里的金属例如铜、银、金或铜合金等，非金属材料例如导电油墨、铟锡氧化物等。