[发明专利]一种宽频吸波的人工电磁材料

说明书

技术领域

本发明涉及电磁领域，更具体地说，涉及一种宽频吸波的人工电磁材料。

背景技术

随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。

吸波材料是指能够有效吸收入射电磁波并使其散射衰减的一类材料，它通过材料的各种不同的损耗机制将入射电磁波转化成热能或者是其它能量形式而达到吸波的目的。吸波材料有结构型和涂覆型，前者主要是尖劈形、泡沫形、平板形等，后者由粘结剂、吸收剂复合而成，吸波的能力主要与吸收剂种类有关。但是现有的吸波材料非常厚，且机械强度不够，而且吸波频段较窄。

新型的合成材料——人工电磁材料(metamaterial)由于具有可根据不同工作频段自由设计的特点，而成为吸波材料的研究新方向。

人工电磁材料是一种能够对电磁产生响应的新型人工合成材料，如图1所示，由基板和附着在基板上的周期性排布的多个人造微结构组成。由于人造微结构通常为金属线排布成的具有一定几何图形如“工”字形的结构，因此能够对电磁波产生响应，从而使超材料整体体现出不同于基板的电磁特性。通过设计特殊的人造微结构，就可以得到能够宽频吸波的材料，且改变人造微结构的尺寸和形状，就能改变其吸波频段。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的吸波材料的上述缺陷，提供一种吸波频段可设计的宽频吸波的人工电磁材料。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种宽频吸波的人工电磁材料，包括至少一个材料片层，所述材料片层包括基板和附着在基板表面上的多个人造微结构，所述人造微结构包括主矩形框线，所述主矩形框线的四条边中部均设有向框内凹陷的矩形凹口。

在本发明的人工电磁材料中，所述主矩形框线的四个角分别向外扩张有一个第一次生矩形框线，每个第一次生矩形框线的四条边中部均设有向其矩形框内凹陷的第一矩形凹口。

在本发明的人工电磁材料中，第(N-1)次生矩形框线的四个角中不与第(N-2)次生矩形框线相接的三个角上分别向外扩张有一个第N次生矩形框线，其中N为大于等于2的整数，且第0次生矩形框线为主矩形框线。

在本发明的人工电磁材料中，每个第N次生矩形框线的四条边中部均设有向其矩形框内凹陷的第N矩形凹口。

在本发明的人工电磁材料中，所述基板的正面附着有所述人造微结构，背面覆盖有金属箔。

在本发明的人工电磁材料中，所述金属箔为铜箔。

在本发明的人工电磁材料中，所述材料片层有多个，且沿垂直于基板表面的方向排列，材料片层之间相互平行且等间距设置。

在本发明的人工电磁材料中，所述基板由非金属材料制成。

在本发明的人工电磁材料中，所述人造微结构由导电材料的丝线组成。

在本发明的人工电磁材料中，所述金属箔单元的材质为铜。

实施本发明的宽频吸波的人工电磁材料，具有以下有益效果：利用在特定基板上嵌入具有本发明的几何形状的人造微结构，使的整个人工电磁材料产生的反射尽可能的小；然后利用多个谐振峰叠加产生的高损耗使得进入材料内部的电磁波被快速地吸收，从而实现宽频吸波，吸波效率高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术的人工电磁材料的结构示意图；

图2是本发明第一实施例的宽频吸波的人工电磁材料的结构图；

图3是图2所示人工电磁材料的一个材料单元的结构图；

图4是本发明第二实施例的人工电磁材料的一个材料单元的结构图；

图5是图4所示材料单元的尺寸示意图；

图6是基板的仿真效果图；

图7是由图4所示的材料单元组成的人工电磁材料的仿真效果图。

具体实施方式