[发明专利]一种柔性羰基铁倒金字塔超材料薄膜的制备方法和应用

说明书

一种柔性羰基铁倒金字塔超材料薄膜的制备方法和应用，它涉及电磁吸收超材料的制备方法和应用。它是要解决现有超材料加工后功能固定、在固定薄厚度下吸收频带窄的技术问题，本方法：将羰基铁粉末、邻苯二甲酸二丁酯和磷酸三丁酯加入到PVB粘结剂中制备浆料；再将浆料在玻璃基板上流延、干燥，得到流延膜；将流延膜叠层后雕刻周期性单元，再叠层将周期性单元组装成倒金字塔结构，得到超材料薄膜。将约2mm的薄膜直接贴合在金属板上制成电磁吸收平板构件，其吸收带宽覆盖约12.4GHz‑18.5GHz；将薄膜弯曲覆盖在金属板上并留有厚度可调节的空气层，实现约在6.8GHz、14.5GHz的双频吸收，该多功能薄膜可用于吸波领域。

技术领域

本发明涉及电磁吸收超材料的制备方法。

背景技术

高新技术加速了电子设备以及雷达侦察系统的更新换代，由此造成的电磁辐射严重超标并对隐身战机的安全可靠性提出了挑战，促使宽带和强吸收等高性能吸波材料的研发，以有效解决电磁污染以及设备信号干扰的问题。传统吸波材料依赖于材料本身的电磁特性，单一的损耗机制导致其吸收频带过窄。超材料通过设计周期单元来增强电磁共振，由于周期性结构在复杂的电磁环境下难以维持，并且变形加工的精细度有待提高，因此兼具宽频带、薄型、可调谐等多种功能的新型吸波超材料成为了研究热点。

公开号为CN111641044A的中国专利《一种柔性电磁超材料及其制备方法》采用磁性复合材料构成柔性基体，将超材料的周期性单元嵌入柔性基体表面。利用胶水粘结会使得结构的精细度降低，影响其在复杂电磁环境下的稳定使用，制作后的吸收器功能固定，不能调节。

发明内容

本发明是要解决现有超材料加工后功能固定、在固定薄厚度下吸收频带窄的技术问题，而提供一种柔性羰基铁倒金字塔超材料薄膜的制备方法和应用。

本发明的柔性羰基铁倒金字塔超材料薄膜的制备方法，按以下步骤进行：

一、将聚乙烯醇缩丁醛(PVB)粉末溶于无水乙醇中，在70～80℃水浴加热环境下用磁力搅拌器搅拌至透明，得到聚乙烯醇缩丁醛(PVB)粘结剂；

二、将羰基铁粉末用100目的筛网过筛后，倒入步骤一所得的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)粘结剂中，再依次加入增塑剂邻苯二甲酸二丁酯(DBP)以及分散剂磷酸三丁酯(TBP)，通过真空行星式搅拌机分散30～40min并进行真空除泡，获得浆料；

三、在玻璃板上喷涂脱模剂后放置于160～170℃干燥箱中加热15～20min，再将其冷却至室温；然后将步骤二得到的浆料用刮刀以10～15mm/s速度在玻璃基板上流延，干燥，得到流延膜；该流延膜的厚度为0.1～0.3mm；

四、将步骤三得到的流延膜多张叠加至0.48～0.52mm，得到单层膜；取四张单层膜，使用Auto CAD分别绘制周期性正六棱柱的单元图案并使用激光在每张单层膜上雕刻，其中正六棱柱的单元的周期为28～32mm，从上至下单层膜上的正六棱柱的半径依次为6.9～7.1mm、4.9～5.1mm、2.9～3.1mm、1.9～2.1mm，且相邻单层膜上对应正六棱柱的侧面夹角为14～16°，四层单层膜上的正六棱柱构成倒金字塔结构的单元结构，得到柔性羰基铁倒金字塔超材料薄膜。

更进一步地，步骤一中所述的聚乙烯醇缩丁醛粘结剂中(PVB)的质量百分浓度为8％～10％。

更进一步地，步骤二中所述的吸收剂羰基铁粉末、PVB粘结剂、邻苯二甲酸二丁酯与磷酸三丁酯的质量比为(10～12):1:(1～1.2):(1.8～2)。

更进一步地，步骤三中所述的脱模剂为环氧树脂脱模剂。

更进一步地，步骤三中所述的干燥是在室温下自然干燥24～30h。