[发明专利]基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法

权利要求书

1.一种基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别制备电磁功能3D打印材料和普通绝缘3D打印材料；

S2、测试电磁功能3D打印材料的基础复介电常数和复磁导率；

S3、设计吸波超材料结构：

S31、构建用于引导电磁波进入材料内部的透波单层，所述透波单层采用普通绝缘3D打印材料；

S32、根据所述基础复介电常数和所述复磁导率构建多个用于吸收不同波段电磁波并将能量转化为热量的吸波单层；

S33、根据阻抗匹配规律，将所述透波单层和多个所述吸波单层有序排列，组成具有宽频段电磁波吸收能力的吸波超材料结构，并进行三维建模；

S4、制造吸波超材料结构样板：

将三维模型经切片软件处理后，拷贝给3D打印机；选择使用双喷头熔融沉积3D打印机，将普通绝缘3D打印材料和电磁功能3D打印材料导入不同喷头，完成吸波超材料结构样板的制作，所述吸波结构样板即为宽频电磁波吸收超材料。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，所述吸波单层包括结构单元；不同吸波单层中的结构单元不同，所述结构单元采用电磁功能3D打印材料，且根据所述基础复介电常数和所述复磁导率设计。

3.根据权利要求2所述的基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，所述吸波单层包括多个结构单元，多个所述结构单元之间通过第一连接部连接，所述第一连接部采用普通绝缘3D打印材料。

4.根据权利要求2或3所述的基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，所述结构单元包括二维平面上的多个凸起或镂空的几何形状，所述几何形状包括正方形、圆形、六边形或菱形中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，同一吸波单层中的多个所述几何形状的图形不同或图形相同尺寸不同。

6.根据权利要求1所述的基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，所述透波单层及相邻两个所述吸波单层之间通过第二连接部连接，所述第二连接部采用普通绝缘3D打印材料。

7.根据权利要求1所述的基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，所述步骤制备电磁功能3D打印材料的具体步骤为：

称取一定比例的电磁功能填料和基体材料的粉末，置于烘箱中，除去水分后共混，得到电磁功能原料粉末；所述基体材料为绝缘透波高分子材料，所述电磁功能填料的填充量为6％～50％；

将所述电磁功能原料粉末加入单螺杆挤出机中，制备电磁功能3D打印材料；温度设定：二区温度200℃，三区温度230℃，冷却水温度：60℃，调节牵引速度得到直径为1.75mm的电磁功能3D打印材料。

8.根据权利要求1所述的基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，所述步骤制备普通绝缘3D打印材料的具体步骤为：

称取适量基体高分子材料粉末，置于烘箱中，除去水分后，得到透波原料粉末；

将所述透波原料粉末加入单螺杆挤出机中，制备普通绝缘3D打印材料；温度设定：二区温度200℃，三区温度230℃，冷却水温度：60℃，调节牵引速度得到直径为1.75mm的普通绝缘3D打印材料。

9.根据权利要求1所述的基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，所述步骤S2中电磁功能3D打印材料的基础复介电常数和复磁导率的测试方法为同轴线法。

10.根据权利要求7所述的基于3D打印制备宽频电磁波吸收超材料的方法，其特征在于，所述电磁功能填料包括碳纳米管、碳粉、石墨烯粉或金属粉末，所述基体材料包括苯乙烯-丙烯腈-丁二烯橡胶高胶粉、丙烯腈-苯乙烯塑胶粉末、聚氨酯、聚丙烯，所述电磁功能填料的配比为6％～50％。