[发明专利]一种基于低损耗磁流变液的可控非线性超材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种基于低损耗磁流变液的可控非线性超材料及制备方法，包括箱体和双开口谐振环，箱体内设有磁流变液，双开口谐振环放置在磁流变液内，双开口谐振环在外加偏置磁场和入射电磁波的作用下产生电磁谐振，构成典型的电磁超材料单元结构；当入射电磁波强度发射变化时，双开口谐振环由于感应的安培力相互吸引导致结构的变化，从而实现谐振频率的偏移，形成非线性电磁超材料；当外加偏置磁场强度发生变化时，磁流变液稠度改变，使得阻力改变，从而双开口谐振环间的距离变化量产生变化，使得在相同的入射电磁波条件下双开口谐振环的谐振频率频移量产生改变，形成一种可控的非线性电磁超材料。

技术领域

本发明属于人工电磁结构技术领域，具体涉及一种基于低损耗磁流变液的可控非线性超材料及制备方法。

背景技术

电磁超材料是一种由亚波长尺寸金属单元人工合成的电磁结构，其具有诸多自然界材料不具有的奇异电磁特性。随着对电磁超材料的不断深入研究，工作频段的不可调谐性限制了超材料行业的发展。而要想实现电磁超材料材料特性的可控性就必须对电磁超材料的非线性特性进行系统研究。多种技术被提出以解决电磁超材料工作频段不可调谐的问题，如在常规电磁超材料中加载液晶、铁氧体、石墨烯、微电机械结构(MEMS)、超导结构等。同时，研究证明通过电磁超材料的非线性特性也可以有效地调谐其工作频段。近年来，以超材料的非线性特性为原理来调谐超材料的工作频段的方法，已引起了研究者的广泛关注。可控非线性电磁超材料可通过改变入射电磁波的强度引起单元结构的上的安培力发生变化，来改变超材料单元的结构，最终引起谐振频率的偏移。目前已经有通过在常规电磁超材料的最大电流点上加入变容二极管来控制超材料的非线性的例子，低功率时超材料有二阶和三阶响应，高功率时非线性响应变成多个值或者双稳态，但这个方法需要为每个结构单元施加变容二极管，存在着加工困难的缺点。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种可在C波段内实现电磁超材料谐振频率偏移量的控制调节，能解决目前其他非线性电磁超材料成本高，加工困难等问题的基于低损耗磁流变液的可控非线性电磁超材料及制备方法，。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于低损耗磁流变液的可控非线性超材料，包括箱体和双开口谐振环，箱体内设有磁流变液，双开口谐振环放置在磁流变液内，双开口谐振环在外加偏置磁场和入射电磁波的作用下产生电磁谐振，构成典型的电磁超材料单元结构；当入射电磁波强度发射变化时，双开口谐振环由于感应的安培力相互吸引导致结构的变化，从而实现谐振频率的偏移，形成非线性电磁超材料；当外加偏置磁场强度发生变化时，磁流变液稠度改变，使得阻力改变，从而双开口谐振环间的距离变化量产生变化，使得在相同的入射电磁波条件下双开口谐振环的谐振频率频移量产生改变，形成一种可控的非线性电磁超材料。

优选地，所述开口谐振环(2)由两根相同的长度为10mm到20mm的，线径为0.1mm搭配0.5mm的漆包线、铜线或者金属导线制备成缺口长度为0.5mm到3mm的圆环。

优选地，所述磁流变液包括磁性颗粒、基液和活性剂，磁性颗粒的重量百分比为15％到25％，稳定悬浮液的重量百分比为70％到80％，活性剂的重量百分比为5％到10％。

优选地，所述磁性颗粒由粒径为1微米到100微米之间的铁粉、氧化铁粉、铁镍合金颗粒或者含钴和镍的磁性体颗粒组成。

优选地，所述基液包括矿物油类、合成油类和基础油类。

优选地，所述活性剂由硬脂酸、油酸、吐温和膨润土构成，硬脂酸的含量为1％到2％，油酸的含量为1％到2％，吐温的含量为1％到2％，膨润土的含量为1％到4％。

本发明还公开了一种基于低损耗磁流变液的可控非线性电磁超材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按合适有效配比将基液、磁性颗粒和添加成分充分混合搅拌，使其成分均匀分布；