[发明专利]一种宽频吸波超材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸波材料，尤其涉及一种利用超材料理论和传输线理论设计的宽频吸波超材料。

背景技术

随着科学技术发展的日新月异，以电磁波为媒介的技术、各种产品越来越多，电磁波辐射对环境的影响也日益增大。比如，无线电波可能对机场环境造成干扰，导致飞机航班无法正常起飞；移动电话可能会干扰各种精密电子医疗器械的工作；即使是普通的计算机，也会辐射携带信息的电磁波，它可能在几公里以外被接收和重现，造成国防、政治、经济、科技等方面情报的泄漏。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。

吸波材料是能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料，其在包括军事以及其它方面也有广泛的应用，比如隐形机、隐形衣等。材料吸收电磁波的基本条件是：（1）电磁波入射到材料上时，它能最大限度地进入材料内部，即要求材料具有匹配特性；（2）进入材料内部的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉，即衰减特性。

现有的吸波材料利用各个材料自身对电磁波的吸收性能，通过设计不同材料的组分使得混合后的材料具备吸波特性，此类材料设计复杂且不具有大规模推广性，同时此类材料的机械性能受限于材料本身的机械性能，不能满足特殊场合的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种利用超材料理论和传输线理论设计的宽频吸波超材料，该吸波超材料对应的吸波频段宽、吸波超材料厚度薄且对电磁波的衰减性能好。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种宽频吸波超材料，所述宽频吸波超材料虚拟划分为多个周期排列的基本单元，所述基本单元由沿电磁波传播方向依次层叠的第一子单元、第二子单元以及第三子单元构成；所述第一子单元包括第一基材以及附着于第一基材上的第一微结构，所述第二子单元包括第二基材以及附着于第二基材上的第二微结构，所述第三子单元包括第三基材以及附着于第三基材上的第三微结构；所述第一微结构、第二微结构以及第三微结构分别将所述第一基材、第二基材以及第三基材上附着有第一微结构、第二微结构以及第三微结构的表面全部填充；所述第一微结构的电导率为35-36S/m，第二微结构的电导率为82-84S/m，第三微结构的电导率为173-175S/m。

进一步地，所述第一基材、第二基材以及第三基材均由介电常数为1的材料制成。

进一步地，所述第一微结构、第二微结构以及第三微结构均由导电油墨制成。

进一步地，所述宽频吸波超材料厚度为20-22毫米。

进一步地，所述基本单元的等效电路为：所述等效电路包括串联的第一传输线元件、第二传输线元件以及第三传输线元件，还包括第一电阻、第二电阻以及第三电阻；用于模拟发射电磁波的端口元件接入第一传输线元件，第三传输线元件接地，第二传输线元件接入第一传输线元件以及第三传输线元件之间；第一电阻一端接入端口元件与第一传输线元件之间，另一端接地；第二电阻一端接于第一传输线元件与第二传输线元件之间，另一端接地；第三电阻一端接于第二传输线元件105与第三传输线元件之间，另一端接地。

进一步地，所述第一电阻值为1500至1600欧姆，第二电阻值为650-700欧姆，第三电阻值为300-350欧姆；所述第一传输线元件的参数为：第一特征阻抗为377欧姆，第一传输距离为7毫米，第一中心频点为10GHZ；第二传输线元件的参数为：第二特征阻抗为377欧姆，第二传输距离为7毫米，第二中心频点为10GHZ；第三传输线元件的参数为：第三特征阻抗为377欧姆，第三传输距离为7毫米，第三中心频点为10GHZ。

进一步地，所述第一微结构、第二微结构以及第三微结构厚度相同，均为0.01-0.02毫米。

本发明利用超材料原理和传输线理论设计吸波超材料，本发明吸波超材料在4GHZ至17GHZ区间，电磁波的衰减度均能达到20dB以上。且本发明吸波超材料厚度较薄，应用范围较广。

附图说明

图1为构成超材料的基本单元的结构示意图；

图2为本发明吸波超材料的基本单元的结构示意图；

图3为第一微结构附着于第一基材上的结构示意图；

图4为本发明吸波超材料的等效电路示意图；

图5为本发明吸波超材料的仿真结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。