[发明专利]一种混合吸波材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸波材料，尤其涉及一种混合吸波材料。

背景技术

吸波材料是指能够吸收衰减入射电磁波能量，并通过材料的介质损耗使其电磁能转换成热能或其他能量形式的一类功能复合材料。吸波材料在治理电磁污染、制造隐身材料等方面具有巨大的应用前景。

衡量吸波材料的性能主要是通过：吸波材料的阻抗匹配特性和衰减特性。所谓阻抗匹配特性是指吸波材料阻抗与自由空间阻抗应尽量相等使得入射的电磁波尽量多的被吸收；所谓衰减特性是指被吸收的入射电磁波应尽量多的被消耗。

传统的吸波材料，例如铁氧体、导电高聚物材料、碳纤维材料、炭黑等主要是利用材料本身的性质对电磁波的吸收作用，将入射电磁波转化为其他形式能量消散掉。传统吸波材料多为多种材料按不同比例混合的复合吸波材料，在复合吸波材料的制作过程中不仅需要考虑其衰减特性而且还需要考虑其阻抗匹配特性。在两个特性的要求下，配制出吸波性能优良的复合吸波材料是非常困难的。并且由于材料本身物理性质的限制使得复合吸波材料的阻抗匹配特性一般不佳，自由空间入射的电磁波在经过该吸波复合材料时反射率高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的上述不足，通过将超材料和传统吸波材料有效结合提出一种阻抗匹配特性和衰减特性都良好的混合吸波材料。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是提出一种混合吸波材料，其包括包括衰减层和阻抗匹配层，该阻抗匹配层由多个均匀的超材料片层构成，该多个超材料片层沿垂直于该超材料片层表面方向堆叠成为一体且该各超材料片层的阻抗沿超材料片层的堆叠方向渐变，最外层超材料片层的阻抗与自由空间相同，最里层超材料片层的阻抗与衰减层的阻抗相同。

该衰减层的制造材料为铁氧体、导电高分子聚合物、碳纤维复合材料、碳化硅纤维复合材料、炭黑、B_aT_iO₃、F_eT_iO₃或P_bT_iO₃中的一种。

每个超材料片层包括基材和周期阵列附着于该基材上的多个相同的人造微结构，各片层所附着的人造微结构具有相同的几何形状且各片层的人造微结构的尺寸沿片层的堆叠方向渐变，该最外层超材料片层的人造微结构尺寸最小，该最里层超材料片层的人造微结构尺寸最大。

本发明混合吸波材料超材料片层的基材上附着的该人造微结构呈“工”形，其包括第一金属分支和分别连接在该第一金属分支两端且垂直于该第一金属分支的第二金属分支。

该人造微结构还包括分别连接在该第二金属分支两端且垂直于该第二金属分支的第三金属分支、分别连接在该第三金属分支两端且垂直于该第三金属分支的第四金属分支，依此类推。

该第二金属分支的长度小于该第一金属分支，该第三金属分支的长度小于该第二金属分支，该第四金属分支的长度小于该第三金属分支，依此类推。

本发明混合吸波材料超材料片层的基材上附着的每个该人造微结构包括相互垂直而连接成“十”字形的两个第一金属分支、分别连接在每个该第一金属分支两端且垂直于该第一金属分支的第二金属分支、分别连接在每个该第二金属分支两端且垂直于该第二金属分支的第三金属分支，依此类推。

每个超材料片层包括基材和周期阵列附着于该基材上的多个相同的人造微结构；该最外层超材料片层附着有多个具有第一图形的第一人造微结构，该最里层超材料片层附着有多个具有第二图形的第二人造微结构，中间若干超材料片层所附着的若干个人造微结构的图形均为该第一图形和该第二图形的组合，且该中间若干超材料片层所附着的该若干个人造微结构的图形变化规律为沿片层堆叠方向该第一图形连续减小、该第二图形连续增大。

本发明混合吸波材料超材料片层的基材上附着的该第一人造微结构呈“工”形，该第二人造微结构呈“H”形。

该基材由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。

该人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻附着于该基材上。

该第一人造微结构和该第二人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻附着于该基材上。

本发明由各类传统吸波材料构成衰减层，并在衰减层上构建具有由超材料制成的具有阻抗渐变特性的阻抗匹配层，自由空间入射的电磁波经过该阻抗渐变的阻抗匹配层后不会发生发射现象使得入射电磁波最终全部被衰减层吸收，提高了吸波材料的吸波性能。

附图说明