[发明专利]一种具有类三角形微结构的负磁导率超材料

说明书

技术领域

本发明涉及电磁通信领域，尤其涉及一种具有类三角形微结构的负磁导率超材料。

背景技术

目前，国际社会对磁导率方面已有大量的研究，其中对于正磁导率的研究已经趋于成熟，对于负磁导率超材料的研究是现在国内外研究的热点，负磁导率具有量子极化作用，可以对入射波产生极化作用，因此作用范围很大，如在医学成像领域中的磁共振成像技术，负磁导率材料能够加强电磁波的成像效果，另外负磁导率材料在透镜研究方面亦有重要作用，在工程领域，磁导率通常都是指相对磁导率，为物质的绝对磁导率μ与磁性常数μ₀(又称真空磁导率)的比值，μ_r＝μ/μ₀，无量纲值。通常“相对”二字及符号下标r都被省去。磁导率是表示物质受到磁化场H作用时，内部的真磁场相对于H的增加(μ＞1)或减少(μ＜1)的程度。至今发现的自然界已存在的材料中，μ都是大于0的。

超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料。目前，现有的人造微结构的几何形状为“工”字形或者类似“凹”字形的开口环形，但这些结构都不能实现磁导率μ明显小于0或使超材料谐振频率降低，也不能实现各向同性，只有通过设计具有特殊几何图形的人造微结构，才能使得该人工电磁材料在特定频段内达到磁导率μ值小于0，并具有较低的谐振频率。

发明内容

本发明实施例提供一种具有类三角形微结构的负磁导率超材料，通过使用由三根L形金属线在同一平面上围绕同一中心旋转排列而成的金属微结构，所述L形的末端为矩形脉冲形状的弯折结构。本发明实施例，采用包括弯折结构的类三角形微结构，可以减小微结构的尺寸，降低负磁导率超材料的谐振频率，采用旋转对称的微结构类型，使得超材料具有各向同性的特性。

本发明实施例提供一种具有类三角形微结构的负磁导率超材料，其特征在于，包括：介质基板和固定在介质基板上的微结构层；

所述微结构层包括N个呈周期性阵列排列的单个微结构，N≥1；

所述单个微结构包括三根金属线，所述三根金属线分别为第一金属线、第二金属线和第三金属线，所述三根金属线的长度相等；

每根金属线均呈L形，所述L形的夹角为60度，所述L形的末端为矩形脉冲形状的弯折结构；

所述单个微结构呈类三角形，所述三根金属线在同一平面上围绕同一中心旋转排列，组成类三角形；所述第二金属线旋转120°后与所述第一金属线重合，所述第三金属线旋转240°后与所述第一金属线重合。

进一步的，所述超材料由两层所述介质基板与两层所述微结构层相间层叠而成。

再进一步的，所述两层介质基板包括第一介质基板和第二介质基板，第一介质基板的介电常数为10-20，第二介质基板的介电常数为5-10。

更进一步的，所述第一介质基板的厚度为0.005-0.015mm。

又进一步的，所述第二介质基板的厚度为0.10mm-0.30mm。

本发明实施例提供的一种具有类三角形微结构的负磁导率超材料，采用了三根金属线在同一平面上围绕同一中心旋转排列而成的金属微结构，每根金属线均为两个L形首尾相连的形状，增加了超材料的电容和电感，在实现超材料的负磁导率的前提下，可以有效降低超材料的谐振频率，满足一些特殊条件下对超材料的负磁导率值的要求；采用弯折结构，减小了微结构的尺寸；同时，包含N个呈周期性阵列排列的单个微结构的微结构层，每个微结构都具有旋转对称的结构，使整个超材料符合各向同性的特性。

附图说明

图1为本发明提供的具有类三角形微结构的负磁导率超材料的实施例的单个微结构的示意图；

图2为本发明提供的具有类三角形微结构的负磁导率超材料的实施例的超材料的侧视图；

图3为本发明提供的具有类三角形微结构的负磁导率超材料的实施例的微结构层的示意图；

图4为现有技术中的负磁导率超材料的仿真结果示意图。

图5为本发明提供的具有类三角形微结构的负磁导率超材料的实施例的超材料的仿真结果示意图。

具体实施方式