[发明专利]一种基于温敏液态金属的可编码电磁超材料

说明书

本发明公开了一种基于温敏液态金属的可编码电磁超材料，包括多个周期/非周期排列的阵列单元结构；每个阵列单元结构包括两个平行设置，大小相同的环形结构；每个环形结构包括两个同心的环形介质材料构成的介质腔体和封装在介质腔体中的液态金属；介质腔体内设有一用于存储液态金属的中空球体，中空球体上朝着介质腔体环形的两个方向分别设有开口；所述环形结构A内的液态金属设有一个开口，液态金属在介质腔体的几何形状为一个开口谐振环；环形结构B内的液态金属充满介质腔体。本发明的电磁超材料在常温和高温下有着不同的电磁响应状态，实现不同的功能；其电磁谐振可受环境温度实时调谐，在电磁波数字化调谐及波束控制领域具有重要应用前景。

技术领域

本发明属于人工电磁结构领域，特别涉及一种基于温敏液态金属的可编码电磁超材料。

背景技术

电磁超材料是一种由亚波长尺寸金属单元人工合成的电磁结构，其具有诸多自然界材料不具有的奇异电磁特性，但是其本身存在调谐困难的缺陷，因此大规模工业应用并未展开，一直停留在实验室研究阶段。近年来针对其调谐方式，研究者提出了不同技术来解决，包括加载二极管、液晶、石墨烯等。而可编码电磁超材料相关技术在此基础上进一步实现了数字化调谐。本发明所设计并使用的可编码电磁超材料是通过温度控制温敏电磁超材料单元来实现对电磁超材料的数字化调谐。温敏电磁超材料单元结构的形状随着温度的变化而产生相应的形变，同时它作为金属谐振结构产生的电磁响应特性也会发生变化，可据此联系起温度变化和电磁响应变化，将不同温度下的电磁超材料单元定义为两种数字态‘0’和‘1’。而通过排列组合不同数字态的单元，得到总的超表面或超材料，每一种都有着不同的电磁响应。由此能够实现电磁超材料的数字化调谐。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在常温和高温下有着不同的电磁响应状态，实现不同的功能的基于温敏液态金属的可编码电磁超材料。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于温敏液态金属的可编码电磁超材料，包括多个周期/非周期排列的阵列单元结构，每个阵列单元结构包括两个平行设置，大小相同的环形结构，每个环形结构包括两个同心的环形介质材料构成的介质腔体和封装在介质腔体中的液态金属；

所述介质腔体内设有一用于存储液态金属的中空球体，中空球体上朝着介质腔体环形的两个方向分别设有开口；

所述环形结构A内的液态金属设有一个开口，液态金属在介质腔体的几何形状为一个开口谐振环；环形结构B内的液态金属充满介质腔体。

进一步地，所述液态金属内环半径为3mm-4mm，液态金属管径为0.1mm-1mm，中空球体直径为0.5mm-1.5mm；环形结构A内液态金属的弧长为15mm-22mm。在封装之后将两个成品平行地放在一起，作为超材料单元结构，按照单元间间距为8-12mm的周期排列方式，制备出温控可重构的可编码电磁超材料。

进一步地，所述环形结构A内的液态金属在环境温度升高时产生膨胀导致开口逐渐缩小，直至开口完全闭合。

进一步地，所述液态金属采用较高热膨胀系数的金属。

进一步地，所述液态金属采用汞或者镓铟锡合金。

本发明的有益效果是：

1、本发明的一种基于温敏液态金属的可编码电磁超材料，在常温和高温下有着不同的电磁响应状态，实现不同的功能；其电磁谐振可受环境温度实时调谐，在电磁波数字化调谐及波束控制领域具有重要应用前景；

2、本发明的基于温敏液态金属的可编码电磁超材料，具有结构简单，温度感知灵敏，工作频段宽的特点；

3、本发明的基于温敏液态金属的可编码电磁超材料，其所用到的各项技术均为现存的成熟技术，为其批量加工提供了技术支持。

附图说明