[发明专利]一种可展的可调谐频率选择织物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可展的可调谐频率选择织物及其制备方法。所述可展的可调谐频率选择织物(TFSF)是由导电单元和介质单元周期阵列而成、具有可延展和可回复性、在一定频率范围内其谐振频率可以调控的频率选择织物。当施加外力时，TFSF的空间构型会发生变化，变化的过程中，导电单元和介质单元的电磁参数、实际形状和实际尺寸不变，但单元间的有效间距发生变化，谐振频率随着发生变化；外力去除后，回复到初始状态时，谐振频率也回复到原始位置。根据设计的谐振频率所对应的单元尺寸，将TFSF拉伸至特定尺寸，进行频率选择性调控。TFSF不仅智能可控，且兼具织物的柔性、可挠曲性，可广泛应用于电磁防护、雷达通信、天线罩、柔性防爆罐等产品。

技术领域

本发明涉及一种可展的可调谐频率选择织物及其制备方法，属于技术纺织品领域。

背景技术

频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)是由导电单元和介质单元周期阵列而成，主要有贴片型和孔径型两大类。FSS相当于空间滤波器，可选择性透过或反射谐振频点处的电磁波。传统加工手段制备的FSS，由于材料的电磁性能和结构固定，只具有单一的谐振频率，无法根据外部电磁环境进行调控。由于外部电磁环境的日益复杂与工作状态的多变，单一谐振频率的FSS已无法满足工作要求；而且存在加工精度不足影响FSS频选效果的风险。具有可调谐功能的FSS，在弥补加工精度的受限导致误差的同时，还能针对外界复杂的电磁环境做出适当的调控。

利用机械作用或外界电压等控制，可改变导电单元的尺寸、周期单元间的间距以及基底材料的电磁参数，制备具有可调谐功能的FSS，实现对外部电磁环境的动态响应。例如中国专利201710201798.X在单元间引入变容管，通过外加电压的激励改变单元中的等效电容，实现谐振频率的连续可调；中国专利201821154808.5在单元之间引入开关二极管，通过二极管的通断控制改变单元的电尺寸，实现FSS在传输和截止状态间的切换；中国专利201910262624.3利用热调制机理对基底钛酸锶钡(BST)薄膜加热，通过改变基底材料的介电常数，实现太赫兹的频率重构等。以上专利都只是阐释其性能，但并未过多的对柔性、强力等其他性能的说明。对于电磁防护、个人通信、曲面共形等方面的应用，需要FSS在实现可调谐功能的同时，具有一定的曲度或柔性。中国专利201910309529.4以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材，制备柔性FSS，较曲面结构的FSS工艺更加简单，性能更加优良，但未涉及可调谐功能；中国专利201921561654.6在苯二甲酸乙二醇酯基底上，制备以石墨烯为导电单元的柔性FSS，通过外加偏置电压，可在微波甚至太赫兹领域实现调谐，但此方法制备的石墨烯片层存在较多的缺陷，而且大尺寸石墨烯片的制备较难，成本较高。

传统纺织材料多为透波材料，利用局部金属化可制备具有一定频率选择特性的轻质、柔性电磁功能织物。如中国专利201410473103.X通过在织物表面进行局部金属化处理，制备的平面频率选择表面具有滤波特性；中国专利201510970380.6采用地毯簇绒织机制备的立体周期结构织物，制备简单、能实现大规模生产。关于纺织基FSS的研究大部分主要集中在制备、性能的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种可展的可调谐频率选择织物(Tunable FrequencySelective Fabric，TFSF)及其制备方法，克服现有纺织基频率选择表面谐振频率的单一，无法根据外部电磁环境进行调控的缺点以及加工精度的不足引起的频选特性的差异。

本发明所提供的可展的可调谐频率选择织物，由导电单元和介质单元周期阵列而成；

所述可调谐频率选择织物具有可延展和可回复性；