[发明专利]一种基于石墨烯的超宽带微波动态可调吸波结构

说明书

本发明名为“一种基于石墨烯的超宽带微波动态可调吸波结构”，涉及微波动态可调吸波结构领域，提供一种基于石墨烯的宽带雷达波动态可调吸波结构，动态可调吸波结构由下到上依次由底部金属层、下介质层、结构化方阻层、上介质层以及电控层组成。其中电控层由石墨烯层、浸润离子液的绝缘介质层和高方阻薄膜层构成，可通过外加偏压调节控制其中石墨烯层的方阻，从而实现X、Ku、Ka全波段反射系数动态调控。本发明优点在于可以通过外加偏压实现X、Ku、Ka全波段反射系数的动态调控，在不改变结构的条件下即可以实现不同反射状态的切换，并且在某一状态下其对应的反射系数在X、Ku、Ka全波段都为‑10dB以下。

技术领域

本发明涉及微波动态可调吸波结构领域，特别涉及一种基于石墨烯的超宽带微波动态可调吸波结构。

背景技术

随着现代电子对抗的快速发展和反隐身技术的不断提高，对隐身材料以及隐身技术的研究提出了越来越高的要求。针对各种吸波材料以及吸波结构已经进行了深入而广泛的研究。动态可调的吸波结构作为新的研究方向应用而生，其具有更好的环境适应性，更强的隐身特性，极大提高了防护能力。目前，常用的外加条件包括：机械调节、温度控制、光照以及外加偏压等一系列手段控制材料的共振特性从而实现结构吸波特性的动态调控。与其他调控手段相比而言，外加偏压调控不需要引入额外的复杂控制系统是一种简单，有效的动态控制方式。石墨烯作为单原子层二维材料可以通过外加偏压控制其载流子浓度从而控制其电导率，已广泛应用在动态可调的开关、调制器以及隐身等结构的设计当中。目前所提出的动态可调吸波器件具有极化相关，吸收带宽窄，动态可调范围小等一系列缺点。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出了一种基于石墨烯的超宽带微波动态可调吸波结构，通过引入由石墨烯层，浸润离子液的绝缘介质层，以及高方阻薄膜层构成的电控层，仅通过改变电控层的外加偏压即可实现X、Ku、Ka全波段微波吸波结构反射系数的动态调控，在某一状态下其对应的反射系数在X、Ku、Ka全波段都为-10dB以下。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种基于石墨烯的超宽带微波动态可调吸波结构，包括至下而上依次排列的底部金属层、下介质层、结构化方阻层，上介质层以及由石墨烯层，浸润离子液的绝缘介质层和高方阻薄膜层构成的电控层。

其中，所述底部金属层的厚度h，其取值范围为h＞10δ₀，δ₀为金属的趋肤深度。

上介质层和下介质层的总厚度为d，其取值范围为λ₀/10＜d＜λ₀/3，λ₀为中心波长。

所述的结构化方阻层为周期性方孔阵列结构，其周期为P，对应取值范围为P＜λ₀/3，其边长为S，对应取值范围为λ₀/10≤S≤λ₀/3，λ₀为中心波长，其方阻为Rs，对应取值范围为 50≤Rs≤500。所述的电控层中的石墨烯层为周期性方孔阵列结构，其周期为P，对应取值范围为P＜λ₀/3，其边长为W，对应取值范围为λ₀/10≤W≤λ₀/3，λ₀为中心波长。所述的绝缘介质为商用的Celgard PE隔膜，浸润液体为离子液，优选为DEMETFSI。所述的高方阻薄膜层方阻大于石墨烯方阻，优选为1500Ω。

本发明具有的有益效果在于：通过引入由石墨烯层，浸润离子液的绝缘介质层，以及高方阻薄膜层构成的电控层，仅通过改变电控层的外加偏压即可实现微波吸波结构反射系数在 X、Ku、Ka全波段的宽带动态调控，通过外加偏压实现微波吸波结构不同吸收状态的切换，并且在某一状态下其对应的反射系数在X、Ku、Ka全波段都为-10dB以下；并且该动态可调吸波器件具有极化不相关，动态可调范围宽等一系列优势。

附图说明

图1为本发明的基于石墨烯的超宽带微波动态可调吸波结构的示意图。