[发明专利]一种吸波超材料

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，更具体地，涉及一种吸波超材料。

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。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；移动电话可能常会干扰各种精密电子医疗器械的工作；即使是普通计算机，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，从而造成国防、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，即吸波材料，已成为材料科学的一大课题。另外，吸波材料包括军事在内的其它方面也有广泛应用，比如隐形机，隐形衣等。

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，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。实现第一个条件的方法之一是采用特殊的边界条件，如在高电导、高磁导吸波材料的表面涂敷电导、磁导接近空气电导、磁导的介质，使电磁波最大限度地入射；而实现第二个条件则要求材料具有高的电磁损耗性。

现有的吸波超材料由人造微结构和基板材料组成，通过改变人造微结构的介电常数和磁导率得到的吸波材料，对特定频率的电磁波相对于普通吸波材料来说，吸收效果已经有了较大的进步，但是通常吸收效果比较好的频段非常窄，不能满足宽频吸波要求，同时吸波材料的重量也比较大。

针对相关技术中的上述技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

为了解决现有技术中的吸波材料吸收电磁波的工作频率较窄以及吸波材料的重量较大的问题，本发明提供了一种吸波超材料。

根据本发明的一个方面，本发明提供的一种吸波超材料，包括：高介电常数板材；多个微结构排布在高介电常数板材上；其中，微结构包括轻质低介电材料层和/或覆盖在轻质低介电材料层一侧表面上的电阻结构层，一部分微结构沿着高介电常数板材的一表面呈水平方向排布，另一部分微结构沿着与表面垂直的竖直方向呈叠层排布。

在上述吸波超材料中，高介电常数板材的介电常数大于10，轻质低介电材料层的介电常数不大于10。

在上述吸波超材料中，在所有微结构中，轻质低介电材料层与电阻结构层各自的总层数相同。

在上述吸波超材料中，在所有微结构中，轻质低介电材料层与电阻结构层各自的总层数不相同。

在上述吸波超材料中，电阻结构层的厚度为0.020mm～0.030mm。

在上述吸波超材料中，轻质低介电材料层和电阻结构层的表面均施加有胶膜。

在上述吸波超材料中，胶膜包括聚酰胺胶膜、聚醚砜树脂胶膜、环氧丙烷胶膜、丙烯酸胶膜中的一种或者多种。

在上述吸波超材料中，在每一个微结构中，电阻结构层的面积小于轻质低介电材料层的面积。

在上述吸波超材料中，在每一个微结构中，电阻结构层和轻质低介电材料层均呈矩形，且二者的长或宽相等。

在上述吸波超材料中，轻质低介电材料层和电阻结构层具有相同的对称轴。

在上述吸波超材料中，吸波超材料的工作频段范围为1.3GHz～18GHz。

在上述吸波超材料中，吸波超材料的面密度不超过1.5kg/m²。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种吸波超材料，包括：两个高介电常数板材；多个微结构排布在两个高介电常数板材之间；其中， 微结构包括轻质低介电材料层和/或覆盖在轻质低介电材料层一侧表面上的电阻结构层，一部分微结构沿着高介电常数板材的一表面呈水平方向排布，另一部分微结构沿着与表面垂直的竖直方向呈叠层排布。

本发明采用高介电常数板材以及由轻质低介电材料层和/或电阻结构层所形成微结构的综合设计，利用高介电常数板材能有效降低吸波超材料的整体厚度，利用轻质低介电材料层(如蜂窝结构层、PMI泡沫层等等)能有效降低吸波超材料的整体重量，利用电阻结构层形成电阻屏，通过电阻屏形成Salisbury屏，从而达到吸波的效果，同时综合吸波超材料各层的效应，从而实现了宽频的吸波效果。与单层微结构或纯材料相比，本发明的吸波超材料可以显著提高吸波效果，面密度不超过1.5kg/m²。

附图说明