[发明专利]超材料复合结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及人工复合材料领域，更具体地，涉及超材料复合结构及其制造方法。

背景技术

近年来，超材料的研究和应用吸引了广泛的注意。超材料是特定微结构的人工复合结构或复合材料。通过材料的物理尺度上的结构有序化设计，可以突破某些自然规律的限制，从而表现出天然材料所不具备的超常物理性质。超材料的物理性质不仅取决于材料的本征性质，而且取决于其中形成的微结构。

超材料可以由多个超材料功能板层叠或按其他规律阵列组合而成。超材料功能板包括介质基板以及在介质基板上形成阵列的多个人造微结构。超材料功能板表现出超材料特性。为了进一步增强机械强度，还可以将超材料功能板与蜂窝结构板层叠在一起。

超材料的一种应用是用于制造天线罩。天线罩用于保护其内部的天线。一方面，天线罩应当具有一定机械强度以提供保护作用。另一方面,天线罩应当保证工作频段的电磁波高穿透率。

现有的天线罩基本是纯材料天线罩，只能够起到保护天线的作用，在可允许的范围内会影响天线的性能。普通物理材料利用半波长或四分之一波长理论，对应于不同的天线频率，改变其厚度。材料厚度为工作频段电磁波波长的1/2时，电磁波穿透率最好。然而，如果工作波长过长，根据半波长理论设计的天线罩将过厚。不仅天线罩的重量偏大，而且不能满足大角度电磁波透射的需求。此外，纯材料天线罩的滤波特性差，容易受到相邻频段的干扰。

超材料不仅可以提高工作频段的电磁波穿透率，而且可以表现出良好的滤波特性，抑制相邻波段的电磁波透射。仍然期望进一步改善超材料的结构，以改善工作频段的电磁波的透波效果和抑制相邻频段的电磁波的滤波效果。

发明内容

鉴于前述问题，本发明的目的是提供一种可以改善透波效果的超材料复合结构及其制造方法。

根据本发明的一方面，提供一种超材料复合结构，包括：第一超材料功能板，包括第一介质基板和位于第一介质基板上的第一微结构阵列；第二超材料功能板，包括第二介质基板和位于第二介质基板上的第二微结构阵列；以及位于第一超材料功能板和第二超材料功能板之间的超材料蜂窝层，其中，所述超材料蜂窝层包括堆叠的多个第三超材料功能板，并且，所述多个第三超材料功能板中的每一个包括第三介质基板和位于第三介质基板上的第三微结构阵列。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述多个第三超材料功能板形成所述超材料蜂窝层的至少一部分侧壁。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述第一超材料功能板的平面与所述第二超材料功能板的平面平行。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述多个第三超材料功能板的平面彼此平行，并且所述第一超材料功能板的平面与所述多个第三超材料功能板的平面垂直。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述超材料蜂窝层的厚度是第三微结构阵列的微结构单元尺寸的整数倍。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述超材料蜂窝层还包括多个粘接层，所述多个粘接层将所述多个第三超材料功能板粘结在一起。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述多个粘接层中的每一个包括多个间隔开的平行排列的条状物,并且所述条状物形成所述超材料蜂窝层的至少另一部分侧壁。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述多个粘接层中的相邻的粘接层的条状物沿着其长度延伸方向彼此平行。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述多个粘接层中的相邻的粘接层的条状物沿着其宽度延伸方向交错排列。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述多个粘接层中的相邻的粘接层各自的条状物间距相等。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述多个粘接层中的每一个粘接层的至少一个条状物位于相邻的另一个粘接层的相邻两个条状物的中间位置。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述多个粘接层的奇数层面的粘接层的条状物隔开第一间距，偶数层面的粘接层的条状物隔开第二间距，其中第一间距大于第二间距。

优选地，在所述超材料复合结构中，所述粘接层的条状物的长度延伸方向与第一超材料功能板和第二超材料功能板的平面垂直。