[发明专利]一种填充水的机械可调电磁吸波超材料

说明书

一种填充水的机械可调电磁吸波超材料，由四部分组成：水、上层盖板、下层基板和底层金属背板，并在微波波段应用；将上层盖板与下层基板组装完成，并填充满水，放置在金属背板上。上层盖板中心挖出周期排列的十字形状，下层基板中心有周期排列的立方体凸起；立方体凸起置入十字形状内，位于十字形状的中心，并且立方体凸起能够在十字形状的自身形状中移动。

技术领域

本发明涉及一种可调电磁吸波超材料，尤其是设计了一种填充水的机械可调电磁吸波超材料，能够通过机械运动控制，切换不同的谐振模式，实现对入射电磁波吸收频率的切换。

背景技术

人工电磁材料，是指电磁参数可人为设计控制的一类新型人工复合电磁材料。因其具备自然界材料所没有的奇异电磁参数和电磁特性，近年来人工电磁超材料得到了快速的发展。而在吸波材料领域，人工电磁吸波超材料因其重量轻、厚度小、性能可设计等特点，相较于传统吸波材料优势明显，从而在民用吸波和军事隐身方面都得到了广泛的应用。

本发明提出的填充水的机械可调吸波超材料，以3D打印技术搭建整体结构的框架，以水作为填充介质，通过控制机械运动改变单元结构，可以方便地在2.6GHz、3.0GHz和3.5GHz三个不同吸波频率下进行切换，并对入射电磁波实现90％的吸收率，且结构简单，材料环保，可重复使用。

发明内容

发明目的：本发明设计了一种填充水的超材料，完成了在不同频率对入射自由空间电磁波吸收的切换，实现了一种机械可调电磁吸波超材料。本发明提出的吸波超材料，样品较薄，填充介质易得，且通过机械运动就能实现吸波频率的切换。

本发明的技术方案是：一种填充水的机械可调电磁吸波超材料，由四部分组成：水、上层盖板、下层基板和底层金属背板，并在微波波段应用；将上层盖板与下层基板组装完成，并填充满水，放置在金属背板上。上层盖板中心挖出周期排列的十字形状，下层基板中心有周期排列的立方体凸起；立方体凸起置入十字形状内，位于十字形状的中心，并且立方体凸起能够在十字形状的自身形状中移动。

十字形状周期单元结构的边长为W₁＝43mm；立方体边长与十字形边长相等，为W₂＝13mm；上层盖板厚度与立方体高度相等，均为H₁＝7mm；下层基板厚度为H₂＝0.6mm。

上层盖板、下层基板结构由PLA材料制备(打印)而成，当填充率为70％时，相对介电常数ε_r＝2.6，损耗正切角tanδ＝0.015。

十字形状或T字凹坑周期为(4-16)×(4-16)的周期结构。

使用二维位移平台来拖动上层盖板往不同方向移动，即立方体凸起能够在十字形状的自身形状中移动；实现内部结构的切换。

本发明所述填充水的机械可调电磁吸波超材料由四部分组成：水、上层盖板、下层基板和底层金属背板，并在微波波段应用；将上层盖板与下层基板组装完成，并填充一定量的水，放置在金属背板上，即构成本发明所设计的人工电磁超材料。水的量应达到将凹坑填充满的程度。上层盖板只是挖出了一个十字形状。如说明书附图3，当下层基板的立方体置入十字中心时，就形成了模式一结构，此时若将上层盖板往下移动，则立方体凸起相当于置入了十字上方，才形成了T字形的凹坑(模式二结构)。即T字形凹坑并非直接挖出来的，而是上下层板组装并移动之后形成的。

对于人工电磁材料来说，结构的尺寸是确定的数值，即W₁＝43mm，W₂＝13mm，H₁＝7mm，H₂＝0.6mm，在这一数值下才能实现2.6GHz、3.0GHz和3.5GHz三个确定的吸波频率。若改变尺寸的数值，会改变吸波频率。但因为没有做过仿真与实验，所以无法给出变化后的具体频率。