[发明专利]结构式吸波材料

说明书

技术领域

本发明属于吸波材料技术领域，特别涉及一种结构式吸波材料，可用于常规吸波用途和热成像领域。

技术背景

随着电子信息技术的飞速发展，吸波材料的作用越来越重要，对其要求也越来越高，吸波材料正向性能稳定，厚度薄，重量轻，吸收强，制备简单等方向发展。

常见的新型吸波材料主要有如下几种：铁氧体，金属铁微粉，多晶铁纤维，乙炔炭黑，陶瓷材料，结构式吸波材料。它们的优缺点分别如下：

铁氧体，优点是吸收频带宽，吸收率高，缺点是密度大，使部件过重，并且高频效应也不太理想；

金属铁微粉，优点是温度稳定性好，缺点是其抗氧化，抗酸碱能力差，低频吸收性能较差；

多晶铁纤维，优点是密度较小，缺点是吸收率不够高；乙炔炭黑，优点是不仅能吸收电磁波，还能有效抑制红外辐射，缺点是高温抗氧化性差；

陶瓷材料，优点是耐高温，强度高，化学稳定性好，缺点是制备工艺较复杂；

结构式吸波材料，优点是制备工艺简单成熟，使用常规的印制电路板技术即可完成，厚度较薄，通过调节尺寸可吸收任意频段的电磁波，而前面所述的吸波材料都只能吸收某一特定频段的电磁波，缺点是吸收频带较窄。

结构式吸波材料最早由美国波士顿大学的N.I.Landy等人于2008年在physical review letters，PRL 100，207402(2008)上发表了“完美超材料吸波体”，提出了一种较薄的结构式吸波材料，如图1所示，其结构正面为背部相连的开口金属环110，背面为金属长条130，中间为有耗介质120，通过使入射的电磁波在其中谐振并消耗，达到吸波的目的。但此种结构只能吸收单一极化角度的电磁波，并且吸波性能随电磁波入射角的变大迅速恶化，而且只有单一的吸波峰值点，这些都对其应用构成了极大的限制。

发明内容

本发明的目的在于针对上述结构式吸波材料的不足，提出一种结构式吸波材料，以吸收任意极化角度的电磁波，展宽吸波入射角，增加吸波峰值点，扩宽其应用领域。

为实现上述目的，本发明对现有的开口环谐振结构进行变形，使其有两个电磁谐振点，产生双频带吸波效果，并且采用对称结构，可吸收任意极化角度的电磁波。其技术方案有以下两种：

技术方案一，

一种结构式吸波材料，包括介质基板，该基板的背面为全金属底板，正面为刻蚀的金属图案，其中：金属图案由4条指向中心的金属线箭头和正多边形金属线框组成，正多边形金属线框的边数为大于3的偶数；该4条金属线箭头的顶端两条短线形成中间设有一个十字形缝隙的对称十字交叉结构，该正多边形金属线框与每条金属线箭头的中杆尾端连接。

技术方案二，

一种结构式吸波材料，包括介质基板，该基板的背面为全金属底板，正面为刻蚀的金属图案，其中：金属图案由4条指向中心的金属线箭头和圆环形金属线框组成，该4条金属线箭头的顶端两条短线形成中间设有一个十字形缝隙的对称十字交叉结构，该圆环形金属线框与每条金属线箭头的中杆尾端连接。

所述的每条指向中心的金属线箭头顶端的两条短线与中杆的夹角为θ，且θ＝45°。

所述的介质基板采用有机高分子聚合物基板或无机陶瓷基板。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)相对于现有结构式吸波材料，本发明通过金属线箭头组成的十字交叉对称结构可降低材料对入射波极化角度的敏感度，从而吸收任意极化角度的电磁波。

(2)相对于现有结构式吸波材料，本发明通过相互连接的箭头顶端短杆、箭头主杆和金属线框，产生了较长的感应电流路径，使得整个结构的电尺寸较小，对入射波的入射角敏感度下降，展宽吸波入射角。

(3)相对于现有结构式吸波材料，本发明通过箭头与箭头之间、箭头的短杆与金属线框之间的缝隙可使不同频段的电磁波产生谐振，从而产生两个吸波峰值点。

(4)相对于现有结构式吸波材料，本发明的厚度的电尺寸小于现有技术的一半。

附图说明

图1是N.I.Landy等人提出的完美超材料吸波体结构示意图；

图2是本发明提出的结构式吸波材料第一实施例结构图；

图3是本发明提出的结构式吸波材料第二实施例结构图；

图4是本发明提出的结构式吸波材料第三实施例结构图；

图5是本发明提出的结构式吸波材料第四实施例结构图；

图6是本发明的第一实施例的吸波率仿真结果；

图7是本发明的第一实施例的吸波率随入射波的极化角变化仿真结果；