[发明专利]一种兼具多种类型超材料优势的组合吸波复合材料

说明书

本发明属于电磁功能材料技术领域，具体涉及一种兼具多种类型超材料优势的组合吸波复合材料；包括金属基板，所述金属基板上设置有吸波单元的阵列，且每行至少包括两个吸波单元，每列也至少包括两个吸波单元；所述吸波单元包括下层吸波体，所述下层吸波体上表面中心位置处自下而上依次铺设有金属丝、第一上层吸波体和顶部金属片；位于下层吸波体上表面的第一上层吸波体的四周设置有第二上层吸波体；所有吸波单元的下层吸波体连接成一片整板，紧贴在金属基板的上表面。本发明的组合吸波复合材料对于吸波剂的损耗能力要求低，并具有极化不敏感和宽入射角等特点，在宽频隐身材料、电磁屏蔽及吸波器件等领域具有广泛的用途。

技术领域

本发明属于电磁功能材料技术领域，具体涉及一种兼具多种类型超材料优势的组合吸波复合材料。

背景技术

超材料的出现使微波吸收材料在“轻、宽、薄”三方面实现了重大突破，例如：金字塔式的全介质超材料的发明实现了对吸波体重量的减轻和吸波带宽的提升；二维超表面吸波复合材料的发明实现了对吸波体厚度的减薄和吸波强度的提升。但是，金字塔式的全介质超材料吸波体的厚度都在10mm左右，而二维超表面超材料吸波体的带宽相对较窄。因此，单一类型的超材料吸波体的实际应用十分有限。

通过对多种超材料的结构以及吸波机理的研究发现：金字塔式全介质超材料具有优异吸波性能在于其特殊的阶梯式结构，利于操纵电磁波形成场集中，通过谐振和边角结构的散射消耗入射微波；而二维超表面吸波复合材料则是利用金属环结构的电磁谐振提高吸收电磁波的能力。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种兼具多种类型超材料优势的组合吸波复合材料。本发明采用组合超材料的结构：（1）在同一平面上设置具有不同高度差的三维十字结构。（2）通过金属丝的铺设，在该类超材料中引入二维超表面结构。组合超材料融合多种类型超材料的特点与优势，使它们长短互补，从而能够实际应用于电磁功能材料技术领域。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种兼具多种类型超材料优势的组合吸波复合材料，包括金属基板，所述金属基板上设置有吸波单元的阵列，且每行至少包括两个吸波单元，每列也至少包括两个吸波单元；所述吸波单元包括下层吸波体，所述下层吸波体上表面中心位置处自下而上依次铺设有金属丝、第一上层吸波体和顶部金属片；位于下层吸波体上表面的第一上层吸波体的四周设置有第二上层吸波体；所有吸波单元的下层吸波体连接成一片整板，紧贴在金属基板的上表面。

所述金属基板作为底部起支撑作用并形成电流和微波反射，凡达到上述要求的材质均可。

所述吸波单元为周期性单元结构排布而成的超材料吸波体。

进一步的，所述下层吸波体为边长a₃=5~15 mm、高度h₃=1~5 mm的正四棱柱状。

进一步的，所述第一上层吸波体为边长a₁=1~15 mm、高h₁=1~5 mm的正四棱柱状，第二上层吸波体为长w₁=0~7 mm、宽a₂=0~5.5 mm、高h₂=0~5 mm的四棱柱状，所述第一上层吸波体与其四周的四个第二上层吸波体组成为一个具有高度差的三维十字结构。

进一步的，所述金属丝为边长w₂=1~15 mm的正方形闭环，金属丝埋设在下层吸波体与第二上层吸波体之间，同时紧贴下层吸波体的上表面和第二上层吸波体的下表面，并等距离环绕在第一上层吸波体的周围。

进一步的，所述顶部金属片为边长w₃=1~5.5 mm的正方形金属片，厚度为0.025mm。