[发明专利]人工电磁材料及其制备方法、天线罩、天线系统

说明书

技术领域

本发明涉及电磁材料领域，特别是一种人工电磁材料及其制备方法、天线罩、天线系统。

背景技术

人工电磁材料是一种能够对电磁波产生特殊响应的材料，例如对电磁波的全反射、全透射、部分频段带通或者部分频段带阻等。通过这些功能的方式一方面是寻求具有相关特性的材料，另一种是基于超材料技术，在现有的材料上通过设置具有特殊形状、尺寸和排布的导电几何结构来实现。其中，导电几何结构式对材料的电磁性能起决定性作用，而支承导电几何结构的载体则对整个材料的力学性能有主要作用。

目前，人工电磁材料的载体通常有树脂基复合材料制成，为了达到一定的强度，通常都是有多层复合材料构成。其在固化成型为一体的过程中不同层复合材料之间的界面会产生脱粘、分层、弱胶结等缺陷，并且若这种内应力过大会导致复合材料内部各组分及各方向铺层间产生随机缺陷。因此，控制内应力决定了固化后材料的力学性能。

因人工电磁材料对电磁特性有着较高的要求，在其内部植入常用的电子应力感应元件会对电磁性能产生干扰，因此无法适用于人工电磁材料中。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提出一种能对固化过程进行准确地、实时地监控且不影响电磁性能的人工电磁材料及其制备方法、天线罩、天线系统。

本发明的一种人工电磁材料的制备方法，包括如下步骤：

P1、准备一层或多层堆叠的复合材料；

P2、准备光纤光栅，除去所述光纤光栅的保护层；

P3、在所述一层或多层复合材料的外表面上铺贴除去保护层的所述光纤光栅一端，所述光纤光栅另一端连接监测仪；

P4、对所述一层或多层复合材料整体加热固化。

进一步地，所述步骤P3与步骤P4顺序互换。

进一步地，步骤P3与步骤P4之间还包括步骤P30：

P30、在铺贴有光纤光栅的一层或多层复合材料的外表面上铺设一层或多层复合材料；

进一步地，所述复合材料为预浸料、蜂窝结构材料、热固性树脂材料中的一种或几种。

进一步地，不同层的所述复合材料相同或不同。

进一步地，所述复合材料为预浸料，所述预浸料包括基层和附着在基层上、平行铺排的多根纤维。

进一步地，所述光纤光栅的方向与所述预浸料的纤维方向成锐角交叉或为0度平行。

进一步地，所述光纤光栅位于所述多层复合材中最中间的两层复合材料之间。

进一步地，步骤P2包括：

P21、腐蚀掉所述光纤光栅的保护层；

P22、对腐蚀掉保护层后的光纤光栅进行清洗。

进一步地，步骤P21中采用盐酸对所述保护层进行腐蚀。

进一步地，步骤P22包括：

依次用蒸馏水和有机溶液清洗所述光纤光栅；

对所述光纤光栅加热，使所述有机溶液蒸发。

进一步地，至少其中一层所述复合材料表面上附着有多个导电几何结构。

进一步地，所述多个导电几何结构通过蚀刻、粘接、机械固定方式附着在所述复合材料上。

进一步地，所述监测仪为光纤光栅解调仪。

进一步地，在步骤P4之后还包括步骤P5：

P5、所述多层复合材料固化成型，剪断所述光纤光栅，使其与所述复合材料边缘齐平。

本发明还保护一种人工电磁材料，包括一层或多层复合材料，至少其中一层复合材料表面设有光纤光栅，所述光纤光栅为除去保护层后余下的纤芯和包覆在纤芯外表面的包层。

进一步地，至少其中一层所述复合材料表面附着有导电几何结构。

本发明还保护一种天线罩，由上述的人工电磁材料制成。

本发明还保护一种天线系统，包括天线主体和设置在所述天线主体外的上述天线罩。

进一步地，所述天线系统为飞行器、交通工具、雷达或基站。

采用本发明，具有以下有益效果：在复合材料进行固化时和固化后可通过其内部或外表面上的光纤光栅进行实时监控，从而了解复合材料固化内应力的变化过程，有利于更好地确定人工电磁材料的电学性能和机械性能。同时，由于光纤光栅采用石英玻璃制成，具有耐高温的特点，因此在加热过程中能够保持良好的检测性能；而石英玻璃质量轻、体积小且不具有电磁特性，因此光纤光栅最终保留在人工电磁材料中也不会影响到人工电磁材料整体的力学性能和电磁特性。具有该人工电磁材料的天线罩和天线系统也因获得更好的人工电磁材料，进而具有更好的使用性能。

附图说明