[发明专利]一种网状分层结构式电磁波吸收超材料

说明书

技术领域

本发明涉及电磁隐身技术领域，具体地，涉及一种网状分层结构式电磁波吸收超材料。

背景技术

随着科学技术的发展，电子产品使用大量增加引发的电磁污染已经严重影响了人们的健康和自然环境。近年来，越来越多的人开始关注电磁污染的问题，电磁屏蔽材料和电磁波吸收材料也应运而生。其中，吸波材料可以有效吸收电磁辐射，减少电磁干扰，与电磁屏蔽材料相比，因其高效性和普适性的特点拥有更加广阔的应用市场。另一方面，现代战争也越来越多的涉及隐身领域，针对现代探测技术上的隐身技术成为强军对战中决胜的一种关键性技术。为保护战略物资的安全，隐身技术得到了世界各军事强国高度的关注，并得到了优先发展。吸波材料也以其作为隐身技术的核心地位成为军事隐身材料领域研究的热点。

吸波材料是指可以衰减，甚至吸收入射电磁波，将其转化成热能，甚至电子与原子震动的动能消耗掉，或者是电磁波引发材料的负电磁效应，使电磁波因干涉抵消的一类功能材料。当电磁波传播到吸波材料表面时，电磁波进入材料内部。在传输过程中，由于介电质损耗、感应电流损耗，原子分子震动损耗，乃至反射波抵消损耗等一系列复杂过程后转化为热能和原子、电子的动能。最后剩余的小部分电磁波，由于能量被大量损耗，将很快因自然衰减而消失。

随着集成电路加工工艺的不断提高，使得亚微米加工、甚至到数十纳米尺寸的加工成为可能。亚微米加工工艺下的一系列超材料结构以其负的介电常数和负磁导率特性引起了隐身领域许多科研工作者的注意。并不断设计出各种全新的结构材料。其中，一类超材料结构以其独特的电磁特性，得到了更多的归纳和总结。科研工作者通过将若干个完全一样的亚波长单元组成谐振阵列，由相邻的几个共振单元组成单元晶格结构，降低材料的相对电子密度，以此调节超材料电响应的工作频率；以其类环状单元结构产生感应电流，使其具有负磁导率。最后，根据电响应和磁响应之间相对独立的特性，使这类超材料结构同时具备负的电响应和负的磁响应，实现阻带电磁特性的线性频率可调性。

目前为止，用这类超材料阵列单元结构设计的吸波材料大多只能工作在一个单一的频率点。这两年中人们陆续设计出了几款可以在一个较窄的频率带内具有吸波功能的阵列单元结构的超材料。但是可扩展性不强，难以应用到实际的隐身或者电磁保护系统中。因此本领域技术人员迫切需要解决的技术问题在于，如何增加吸波材料的工作带宽，使其在太赫兹波段乃至更高频段的红外、紫外等波段具备优良的吸波性能，增加阵列单元结构的超材料应用于系统中的可能性。

发明内容

本发明的目的是提供一种网状分层结构式电磁波吸收超材料，可提高结构式吸波超材料的吸收带宽，并增加阵列单元结构的超材料应用于系统中的可能性。

为了实现上述目的，本发明提供一种分层结构式电磁波吸收超材料，所述分层结构式电磁波吸收超材料包括：第一部件，包括至少一层的外包层、下附着层和上附着层；第二部件，在只有一层第三部件时，可以不使用。而使用时包括至少一种透明柔性介质材料，每层厚度相对独立；以及第三部件，与所述第一部件和第二部件相连接，为至少一种金属材料构成的金属网状的薄层结构。

优选地，第一部件是由n(n|1)种柔性透明的材料(如Parylene、PMMA，PDMS等柔韧性和透光性优良的聚合物材料)构成。

优选地，第二部件是位于第一部件之中，进行分割第三部件的不同层。并为电磁波在材料中传播提供空间。由n(n|1)种柔性透明的材料(如Parylene、PMMA，PDMS等柔韧性和透光性优良的聚合物材料)构成，包括m(m|0)层，且各层间相互独立。

优选地，第三部件由n(n|1)个金属(金、银、铜、铁等导电性良好的金属材料或者合金材料)薄层构成，且各层之间由第二部件分割。

优选地，第三部件在每层中可以有多个独立的金属网结构形成阵列单元结构，也可以是无限延伸的金属网状结构。

优选地，当第三部件中层数大于一层时，每层金属结构间的结构相对独立且使用材料也相对独立。

优选地，第一部件和第二部件都应该是柔韧性和透光性良好的绝缘介质。

优选地，第三部件金属结构中的空隙部分，有第一部件或者第二部件进行填充，在整个结构内部不存在空气泡。

优选地，第三部件中第一金属层的参数应该不小于第二金属层，第二金属层的参数不小于第三金属层，以此类推。

优选地，第一部件为外层，厚度和材料均可调节；所述第二部件为内部分隔层，且厚度和材料也可调节，为电磁波的吸收提供了震荡空间；

优选地，第三部件为谐振单元，将部分电磁波能量转化为极其微弱的热能。