[发明专利]多层电磁波吸波结构及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，特别涉及电磁吸波结构及其设计方法。

背景技术

自二战以来，雷达吸波材料已经成为各个国家的研究重点。特别是由于隐身技术的发展，雷达吸波材料作为提高武器系统生存能力和突防能力的有效手段，首先在军事方面得到重视。目前，已有很多电子设备渗透到现实生活中的各个领域。这些电子设备辐射电磁波到环境中，造成严重的污染，例如，电磁干涉电磁兼容以及一系列危害生物的电磁波污染。因此，雷达吸波材料也在信息传播、电子器件、微波辐射防护等民用方面得到广泛的运用。随着电子设备工作频带的增加，人们对宽频吸波材料的需求也越来越迫切。

宽频吸波材料中，多层电介质吸收材料有频带宽、重量轻、便于施工和批量生产等特点，而获得了研究者和使用者的亲睐。目前常用的轻质宽频吸波体有：Jaumann吸波体，非均匀吸波体，几何渐变吸波体，蜂窝结构等。但是这些吸波体有一个共同的缺点，即它们的工作频带受限于厚度。因此，这些吸波体的厚度通常特别厚，而且低频段吸波效果不佳。为了克服这些缺点，研究者引入了多层电路模拟吸波体。多层电路模拟吸波体的吸波特性主要取决于吸波体中的周期性图案。这样，图案的引入，同时也引入了大量设计吸波体时必须考虑的变量，例如，图案的选择，周期的分布，及单元的具体参数。优化多层电路模拟吸波体的图案形状、周期分布及单元具体参数，以成为得到超宽频、超薄吸波结构必须解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种多层电磁吸波结构及其制备方法，使构造的电磁吸波结构具有吸收频带宽但厚度相对较薄的特点，特别是在2.5-8GHz具有较好的吸波性能。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，多层电磁波吸波结构，其特征在于，在金属底板上设置有至少两层吸波结构层，所述吸波结构层包括多个相同的吸波单元，每个吸波单元由泡沫层和设置于泡沫材料上的方形电阻膜构成。泡沫层为轻质聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料。

所述方形电阻膜和泡沫材料皆为正方形，方形电阻膜内设有一个正方形的孔，孔的边与方形电阻膜的边平行，并且孔的中心点、电阻膜的中心点和泡沫材料的中心点重合。

本发明还提供前述多层电磁波吸波结构的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

1）采用丝网印刷的方式，在一定厚度的轻质泡沫材料表层刷上碳黑浆料，在其表面形成周期性方形电阻膜，轻质泡沫与周期性电阻膜形成一层吸波结构，

2）将各层的组合结构堆叠起成多层组合结构，并该多层结构设置于金属平板上。

本发明的有益效果是，工艺简单、可操作性强，成本较低；所用材料主要为泡沫，因此密度极小；通过多层叠加，可形成极宽频带的电磁波吸收；在不改变厚度前提下，通过调整方形图案尺寸，可以调控吸波性能；通过调整图案，在低频具有较好吸波性能。

附图说明

图1是轻质泡沫与方形电阻膜形成的的一层吸波结构示意图。

图2是具有6层吸波结构层的实施例。

图3是单层吸波结构的单元尺寸参数示意图。其中n代表第n层组合结构，最靠近金属平板的为第1层，次靠近金属平板的为第2层，以此排序。a_n为第n层单元尺寸，l_n为第n层的方形电阻膜外边长，w_n为第n层的方形电阻膜内边长，d_n为第n层组合结构的厚度，r_n为第n层的方形电阻膜方阻。

图4是4层吸波结构的实施例的反射率曲线图。

具体实施方式

参见图1~图4。

本发明的底层为金属平板，底层以上为轻质泡沫+周期性方形电阻图案的多层组合，其中轻质泡沫的介电常数及磁导率约为1。

在金属底板上设置有至少两层吸波结构层，所述吸波结构层包括多个相同的吸波单元，每个吸波单元由泡沫材料2和设置于泡沫材料上的方形电阻膜1构成。所述方形电阻膜和泡沫材料皆为正方形，方形电阻膜内设有一个正方形的孔，并且孔的中心点、电阻膜的中心点和泡沫材料的中心点重合。

本发明提供的多层电磁波吸波结构的制备方法为：采用丝网印刷的方法，在一定厚度的轻质泡沫材料表层刷上碳黑浆料，在其表面形成周期性方形电阻膜。这样，轻质泡沫与周期性电阻膜形成一层组合结构，如图1所示。所示。将一层一层的组合结构堆叠起成多层组合结构，并该多层结构放置于金属平板3上，形成轻质宽频吸波结构，如图2所示（图中为6层组合结构）。图3表示每层组合结构的单元尺寸参数。

实施例1：