[发明专利]一种拓扑自适应电磁吸波结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种拓扑自适应电磁吸波结构及其制备方法，拓扑自适应电磁吸波结构通过将平面基体刻出断裂痕迹形成，其包括若干个周期性排列连接的超级单元，每个超级单元由由四个基本单元以2乘以2的阵列排布连接形成，每个基本单元位于同一条边上的两个顶点分别与相邻的基本单元的相邻顶点连接，每个基本单元之间可以绕连接顶点旋转，使超级单元在结构水平面内展开或收拢，以使吸波结构整体能够自由地发生拓扑形变，增加电磁吸波结构的延展性；吸波结构在拓扑形态变化过程中，仍然可以维持优异的吸波性能，应对多变电磁环境的需求。

技术领域

本发明属于新型人工电磁材料技术领域，特别涉及一种拓扑自适应电磁吸波结构及其制备方法。

背景技术

自然界存在的材料对外加电磁场的宏观响应可以认为是数以亿计的单个原子对外加电磁场电磁响应的平均值。依据人工电磁材料设计的概念，独立单元结构并不一定是原子或者分子，它们可以是任意微小的结构，结构尺寸远远小于电磁波的波长。人们通过对内部微小单元结构的设计以及有效地排列，获得具有不同电磁响应的材料，在宏观上实现对电磁波的调控。

近年来，随着人工电磁材料的发展，基于人工电磁材料的新型吸波结构受到了人们的广泛关注。目前对于人工电磁材料吸波结构的研究多倾向于单元结构特性方面的研究，通过改变单元结构的材料、尺寸和排列周期等，调控人工电磁材料的电磁特性，并在此基础上设计实现针对不同应用场景的电磁吸波结构。由于人工电磁材料吸波结构的电磁吸波性能依赖于单元结构，因此对单元结构的拓扑形态以及构成材料的电磁响应进行调控都会改变该人工电磁材料的吸波性能。

专利号为CN 111403917 A的发明专利《一种超薄的宽带超材料吸波器单元》公开了一种超薄的宽带超材料吸波器单元，通过采用加载电阻贴片元件的阻抗方环结构，在相对宽的频率范围内实现了对电磁波的吸收，同时其结构简单，易于加工制造。

专利号为CN 109193173 A的发明专利《一种基于相位可调超表面的微波段吸波器件及方法》公开了一种于相位可调超表面的微波段吸波器件及方法。通过对亚波长单元偏置电压的施加来实现电磁状态的改变，调节超表面单元结构的独立相位，进而可任意改变入射场在超表面单元结构的反射相位，具有设计简单，易于加工，应用灵活等特点。

在实际应用中，科学家不仅要考虑吸波结构的电磁吸波性能，也要关注其力学性能，使之能够广泛应用于不同场景。例如，对于面向机器人或穿戴式等的应用场景，人工电磁材料单元结构的拓扑形态往往会随着机器人或人体的动作发生动态变化，此时人工电磁材料吸波结构的延展性和电磁吸波性能将变得尤为重要。

现有技术中，人工电磁材料的延展性往往依赖于柔性材料，顾名思义就是利用柔性材料来制备人工电磁材料，满足特定工作环境的形变要求。然而，人工电磁材料的延展性受到柔性材料的力学特性(杨氏模量)限制，同时，人工电磁材料部分区域单元结构拓扑形态的变化会导致电磁吸波性能的改变。

因此，如何增强人工电磁材料的延展性，同时保持吸波结构在拓扑形态变化中的电磁吸波性能，已成为当前人工电磁材料电磁吸波结构设计领域一个亟待解决的问题。该问题的解决，对于改善现有人工电磁材料对多变电磁环境和不规则结构电磁器件的局限性，应对日益增长的多变电磁环境的需求有着重大的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种拓扑自适应电磁吸波结构，进一步提供拓扑自适应电磁吸波结构的制作方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：拓扑自适应电磁吸波结构，包括周期性排列连接的若干个超级单元，所述的超级单元由四个基本单元构成；

所述的基本单元为正方形的具有电磁吸波性能的片状叠层结构，其包括正方形的高分子介质层、氧化铟锡结构层和氧化铟锡衬底层，所述的氧化铟锡结构层局部覆盖高分子介质层的第一表面，所述的氧化铟锡衬底层完全覆盖在高分子介质层的第二表面；