[发明专利]一种基于悬链线的宽带可调三维电磁吸收材料

说明书

本发明提供一种基于悬链线的宽带可调三维电磁吸收材料，包括一层柔性电阻膜和位于电阻膜下方的金属反射板；其中，电阻膜的周期可以任意调节并且在重力的作用下形成对应的三维悬链线结构。利用不同周期下三维悬链线结构对入射电磁波的不同响应可以实现对正向反射电磁波的高效调控，从而实现宽带可调的正向反射缩减。本发明采用了新的三维超材料排布方式，所述宽带可调三维电磁吸收材料具有结构简单，工作带宽大，成本低，重量轻等优势，而且对不同线偏振电磁波可以有不同的调制响应，适应不同的应用环境。本发明的工作波段和调制效果可以根据需要进行相应的调整。可广泛应用于微波暗室、以及手机、微波炉等电磁辐射防护领域。

技术领域

本发明涉及电磁吸收领域，尤其涉及一种基于悬链线的宽带可调三维电磁吸收材料。

背景技术

正向反射率(S11)是指特定角度入射时，在斯涅耳定律得到的反射角上的反射率。随着各种基于电磁波的产品，如手机、微波炉等的广泛使用，正向反射率缩减也是一种电磁辐射防护的重要手段。现有的用于正向反射率缩减的方法主要有散射和吸收两种。第一种是利用散射原理，将入射电磁波散射到偏离正向反射的其他角度；第二种是利用材料的损耗将电磁能转化成热能从而在材料内部耗散掉。

现有的用于正向反射率缩减的结构大多只利用了上述实现原理中的一种，因此得到的材料响应带宽窄、缩减效果不明显。并且由于设计中通常需要复杂的多层结构，因此设计过程复杂，得到的材料体积大、厚度大、质量大，不满足便携化、轻量化、集成化的应用需求。同时，传统的正向反射率缩减材料的工作频率与作用效果大多不具有可调性，不能实现动态调节。

因此，如何设计出工作带宽大，电磁吸收效果好，结构简单，成本低廉以及响应可调的超材料已经成为一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一类基于三维悬链线结构的新型超材料结构设计方法，得到了一种宽带可调的三维电磁吸收材料。通过改变超材料中柔性电阻膜的周期与电阻膜到金属反射板的间距，该超材料在1GHz-20GHz时的正向反射率可以实现动态调节，在特定结构下可以实现>90％的宽带正向反射率缩减。并且该超材料可以实现在不同线偏振电磁波入射时具有不同的正向反射率，增加了调节的自由度。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：提出了一种基于悬链线的宽带可调三维电磁吸收材料，所述材料包括柔性电阻膜和位于电阻膜下方的金属反射板；其中，柔性电阻膜在重力的作用下会形成三维悬链线结构并且不同周期的柔性电阻膜形成的悬链线结构不同。

进一步地，所述柔性电阻膜的厚度t小于100μm。

进一步地，所述柔性电阻膜是在柔性薄膜衬底上镀金属膜得到的。所用的薄膜衬底包括聚酰亚胺膜、聚萘二甲酸乙二醇酯膜等常用柔性薄膜中的一种。所用的金属包括金、银、铜、铝和铬等其中的一种。

进一步地，所述柔性电阻膜的等效电阻可以通过对其进行打孔调节，不同的孔占空比对应的等效电阻不同。

进一步地，所述金属反射板的材料为金、银、铜、铝和铬等其中的一种。

进一步地，根据相关理论计算，不同周期的柔性电阻膜形成的悬链线结构不同，通过调节柔性电阻膜的周期以及其相对于金属底板的间距该三维超材料对入射电磁波的调制响应不同；利用电阻膜本身的电磁吸收特性结合三维结构的电磁散射特性实现宽带可调的正向反射率缩减。

本发明结果的有益效果在于：

本发明采用新的超材料结构设计方式，所述超材料具有工作带宽大，缩减效果好，结构简单，成本低廉以及响应可调等优势。并且该超材料可以实现在不同线偏振电磁波入射时具有不同的正向反射响应，增加了调节的自由度，适用于更加复杂的应用环境

附图说明

图1为本发明的单元结构示意图；