[发明专利]基于铁磁/介质纳米多层膜结构的柔性轻质电磁波吸波材料

说明书

技术领域：

本发明涉及一种微波波段吸波材料，属于新型人工电磁材料领域，特别涉及一种在基底上交替蒸镀具有单元格结构的铁磁/介质纳米多层膜的柔性材料，用于吸收正法线方向入射的平面波，可应用在电磁波器件技术中的表面抗反射或者电磁波的吸收探测。

背景技术：

在军事领域，吸波技术的主要作用是实现武器装备和军事设施对雷达的隐身，而随着高分辨率和高可靠性先进探测技术的飞速发展，隐身技术的发展也迎来了新的挑战。隐身技术地位的提高也极大的推动了吸波材料技术的发展。在民用领域，吸波技术在电磁兼容和电磁防护方面起着重要的作用，随着电磁环境的日益变化和渐趋复杂，电磁兼容和电磁防护的难度也在不断加大。因此，研究和开发高性能的吸波材料已成为这些技术领域的一个重要课题。传统吸波材料由于其重量较重，结构参数和吸波效果不易调控，应用范围受大了极大的限制，所以“薄，轻，宽，强”已经成为新型吸波材料研究的主要方向，而人工电磁复合型材料之所以在近年来受到越来越多的关注，主要原因就是在这些方向相对于传统的吸波材料有明显的优势。

发明内容：

发明目的：本发明针对现有技术和设计中的不足，提出了一种能够在较宽频带内吸收电磁波能量的人工吸波材料。该人工吸波材料，不仅可以吸收正向入射的平面波，还具有结构参数可控、重量极轻、表面积大、柔性质地等多种特点。

技术方案：本发明包括两层层基底、多层铁磁材料和多层介质，基底起支撑作用，而其上为多层交替蒸镀的铁磁材料/介质。将经过高温固化的聚酰亚胺薄膜贴敷于泡沫板上构成基底，介质层是二氧化硅。铁磁/介质纳米多层膜是利用离子辅助的电子束蒸发方法蒸镀于聚酰亚胺薄膜之上，蒸镀时在基底上覆盖掩膜板以形成多层方形单元格周期结构。

周期结构的尺寸和厚度由所需的吸波频带中心频率决定，应由电磁设计仿真优化结果来决定。该结构必须是周期排列的方形重复单元，单元格的尺寸和间距均可调。

周期结构由于尺寸不同会在不同频点激励起电磁谐振，通过设计和优化结构的尺寸，可以使人工材料的吸波频率相应的改变。

有益效果：本发明1、相比常见单谐振吸波材料，吸波带宽得到明显展宽；2、吸波结构简单，材料便于制作；3、所用原材料便宜，利于推广使用；4、在“薄，轻”方面相对于传统的吸波材料有明显的优势；5、吸波频带中心可调控。

附图说明：

图1是本发明的铁磁/介质纳米多层膜吸波材料周期结构单元示意图。其中，周期结构边长为l、间隙为g，单元格总长度为d，聚酰亚胺薄膜厚度为h1，泡沫板基底厚度为h2。

图2是本发明的铁磁/介质纳米多层膜吸波材料周期结构横截面示意图。

图3是本发明利用电磁仿真技术得出的反射谱曲线图。

图4是本发明实际测量的反射谱曲线图。

具体实施方式：

下面结合附图，通过具体的实施例详细说明本发明的技术方案。

实施例：首先参考图1描述的本发明的铁磁/介质纳米多层膜吸波材料的结构图。利用电子束蒸发技术，在厚度为h1(40微米)的聚酰亚胺薄膜上覆边长为l、间隙为g的掩膜板，交替蒸镀铁磁材料/介质，铁磁材料层厚度为a，介质层厚度为b，将得到的纳米多层膜贴敷于厚度为h2的泡沫板上。l的长度控制在18-24毫米，g的宽度控制在2-4毫米，蒸镀的铁磁/介质层总厚度控制在1.5微米以下，其中铁磁材料层厚度控制在20-80纳米，介质层厚度控制在10-40纳米，总层数在21层以下，泡沫板长宽均为30厘米，h2的厚度控制在2-10毫米。由于本发明的纳米多层膜吸波材料在测量时将其贴敷于完整金属板之上，可基本隔断电磁波能量的透射，因此样品的反射谱可直接反映该吸波材料的吸波性能。参照图3，可以发现由电磁仿真技术得到本发明的纳米多层膜吸波材料在5GHz以上均能达到-10db的吸波效果。参照图4，是为了验证其具体性能，我们给出一个典型实例，具体参数为l=18mm，g=3mm，h1=40μm，h2=4mm，a=60nm，b=20nm。可见在实际测量中，在5GHz到15GHz的频带内能够达到-10db的吸波效果，与仿真结果基本吻合，需要说明的是，本实施例相比仿真结果可以看到在高频段有第二个吸收峰，即相对单谐振结构吸波材料有明显的带宽展宽能力，并且可通过调节单元结构的各项技术指标，来分别控制低频和高频段吸收峰位置变化，而达到想要的吸波带宽和吸波效果。

以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本发明权利要求及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属于本发明专利覆盖的范围。