[发明专利]一种介质基宽带可调超材料吸波体

说明书

本发明公开了一种介质基宽带可调超材料吸波体，涉及吸波材料以及超材料领域，利用土体材料与粘贴导电薄膜的介质板结合，形成电磁吸波单元，与自由空间实现阻抗匹配达到较好的吸波效果。超材料吸波体由周期排列的吸波单元组成，包括介质板、土体材料和紧贴介质板的导电薄膜。首先将介质板雕刻出內圆的方孔，把土体材料嵌入介质基板孔内，土体材料与导电薄膜相接触。本发明利用土体材料在微波频段内随含水量的变化而具有高介电损耗的特性，在较薄的厚度下，可显著增大吸波带宽，主要原材料容易获得，生态环保、结构简单，制备工艺成熟，成本低廉，适合大规模生产，而且通过改变土体材料的含水量就可以调节超材料吸波体的吸收效果，操作更加方便简洁。

技术领域

本发明属于吸波材料以及超材料领域，更具体地，涉及一种介质基宽带可调超材料吸波体。

背景技术

超材料(metamaterial)是指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。应该具备三个重要特征：(1)通常是具有新奇人工结构的复合材料；(2)具有超常的物理性质；(3)往往不主要决定于构成材料的本质特性，而决定于其中的人工结构。近年来，由清华大学周济教授提倡的从其材料的构造方式去定义，即通过人工设计的功能单元实现其特性的材料，不在反映“具有自然材料所不具备的超常性质”这一要求，拓宽了超材料的发展视野。因此，相比于传统的吸波材料，超材料吸波体可以通过合理设计吸波单元的形状、几何结构、尺寸、方向以及排列方式动态吸收电磁波。超材料吸波体具有厚度薄、尺寸小、吸收率高的特性，在传感器、能量吸收器、隐身等方面有着广泛的潜在应用。

传统的金属基超材料吸波体一般是由金属、介质和金属“三明治”结构组成，一般设计很复杂需要大量的时间，而且只能对特定传输方向和特定偏振方向的电磁波产生超常响应，即存在各向异性，从而使得这类超材料的实际应用受到了很大的限制。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种介质基宽带可调超材料吸波体，由此解决传统的金属基超材料吸波体存在的结构复杂以及各向异性，从而使得这类超材料的实际应用比较局限的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种宽带可调超材料吸波体，包括：面阵介质基板和贴合所述面阵介质基板的导电薄膜；

所述面阵介质基板包括多个阵列分布的子介质基板，每个所述子介质基板与贴有所述导电薄膜相对的一面为内圆外方的孔形结构；

每个所述子介质基板内用于填充土体材料，且填充的所述土体材料与所述导电薄膜表面接触，以通过控制所述土体材料的形状以及含水量实现吸波体的宽带调节。

优选地，所述导电薄膜包括：金属薄膜、导电湿沙土以及导电黏土中的任意一种。

优选地，所述土体材料包括湿沙土或者黏土。

优选地，所述黏土的含水量在0％～50％之间。

优选地，所述湿沙土的含水量在0～50％之间。

优选地，所述面阵介质基板包括聚甲基丙烯酰亚胺泡沫板、FR-4、石英玻璃以及木块中的任意一种。

优选地，所述木块的含水量在0％～30％之间。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)利用土体材料在微波频段内随含水量的变化而具有高介电损耗的特性，在较薄的厚度下，可显著增大吸波带宽。

(2)主要原材料容易获得，生态环保、结构简单，制备工艺成熟，成本低廉，适合大规模生产。

(3)通过改变土体材料的含水量就可以调节超材料吸波体的吸收效果，操作更加方便简洁。

(4)由于土体材料随着含水量的增加，更容易粘附到物体中，适应性强，在路基坦克和装甲车的隐身方面有着潜在的应用。