[发明专利]一种水溶液基宽带吸波超材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水溶液基宽带吸波超材料，涉及电磁功能材料技术领域，超材料包括由下至上依次层叠设置的导电反射层、电介质基体层和周期阵列层，电介质基体层由复合材料边框以及复合材料边框中注入的去离子水构成，复合材料边框的厚度为0.8‑3.5mm，去离子水的注入深度为0.5‑1.5mm，去离子水与导电反射层的上表面相接触，复合材料边框的顶面上设置周期阵列层，周期阵列层由金属贴片阵列排布组成。本发明中水溶液基宽带吸波超材料利用水溶液在微波频段内的频散特性，在不增加厚度的前提下，可显著拓展吸波带宽，结构相对简单，制备工艺成熟，原材料易于获得，成本低，易于规模化生产和应用。

技术领域

本发明涉及电磁功能材料技术领域，更具体的涉及一种水溶液基宽带吸波超材料及其制备方法。

背景技术

电磁吸波材料的宽带性能一直是相关领域的研究重点之一。材料电磁参数的频散特性是影响吸波带宽的关键因素，遗憾的是目前在自然界难以找到完全满足频散要求的材料体系，因此多层结构是目前实现宽带吸波材料的常用方法。但是多层结构往往导致较大的厚度，在很大程度上限制了在工程中的应用。

电磁超材料是由人工亚波长结构单元构成的复合结构，具有灵活调控电磁特性的特性，在电磁吸波领域具有重要的应用价值。对于超材料，吸波带宽仍与其基体材料的频散密切相关，但是和传统材料相比，超材料宽带吸波对组成材料频散特性的要求有所降低，并具有可调节性。将在微波频段具有频散特性的磁性材料作为吸波超材料的基体，可以获得宽带吸波性能。然而，磁性材料的密度较大，难以满足某些工程应用要求。同时，由于磁性材料通常由特定的工艺制备，成本较高。另外，通过多层结构也可获得宽带吸波超材料，但是制备工艺复杂，且带宽仍相对较窄。因此，结构简单、制备方便、成本低的宽带吸波超材料一直是相关领域的研究重点之一。

发明内容

本发明提供一种水溶液基宽带吸波超材料，适应性强、成本低、工作频带宽，且制备工艺简单、原材料易得、制备成本低，还可以用于雷达红外兼容隐身技术。

具体的，水溶液基宽带吸波超材料，包括由下至上依次层叠设置的导电反射层、电介质基体层和周期阵列层，电介质基体层由复合材料边框以及复合材料边框中注入的去离子水构成，复合材料边框的高度为0.8-3.5mm，去离子水的注入深度为0.5-1.5mm，去离子水与导电反射层的上表面相接触，复合材料边框的顶面上设置周期阵列层，周期阵列层由金属贴片阵列排布组成。

优选的，导电反射层由导电金属或碳纤维复合材料制成。

优选的，导电反射层由铜、铝、银、金或碳纤维复合材料中的任意一种制成。

优选的，用于制备所述复合材料边框的复合材料的介电常数为2-5，介电损耗角为0-0.1。

优选的，复合材料边框由玻璃纤维、石英纤维、氧化铝纤维增强型复合材料中的任意一种制成。

优选的，周期阵列层的周期单元的尺寸为10-20mm。

优选的，金属贴片与周期单元的面积比为0.2-0.4。

优选的，金属贴片由铜、铝、金或银结合导电银浆制成。

一种水溶液基宽带吸波超材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照预先计算的尺寸利用复合材料制备复合材料边框；

S2、将金属贴片按照周期单元阵列排布固定于复合材料边框的顶面上形成周期阵列层；

S3、向复合材料边框中灌入去离子水，并将导电反射层粘接在固定有周期阵列层的复合材料边框的底部，制得水溶液基宽带吸波超材料。

优选的，步骤S2中，利用电路板印制技术或丝网印刷工艺在复合材料边框(1)的顶面上固定金属贴片阵列。

本发明具有以下有益效果：