[发明专利]一种P波段三维宽频带复合吸波超材料及其制备方法

说明书

一种P波段三维宽频带复合吸波超材料及其制备方法，该P波段三维宽频带复合吸波超材料由基于磁性金属的金属型电磁超材料的结构单元竖立排布在铁氧体介质基板上构成；所述金属型电磁超材料的结构单元由不同尺寸的两个金属环置于在FR4介质基板的正反两面构成。本发明还包括所述P波段三维宽频带复合吸波超材料的制备方法。本发明P波段三维宽频带复合吸波超材料结构简单，总体厚度小于20 mm，生产成本低，在电磁波垂直入射的情况下，不同极化方向均具有良好的P波段宽频带雷达吸收性能，在P波段（230 MHz‑1000 MHz）全频段的反射损耗均优于‑10dB，峰值反射损耗可达‑45.05dB，本发明制备方法操作简便，易于模块化组装，有利于工程化应用。

技术领域

本发明涉及一种吸波超材料及其制备方法，尤其是涉及一种P波段三维宽频带复合吸波超材料及其制备方法。

背景技术

吸波材料能有效地吸收、损耗入射的电磁波能量，在军事雷达隐身和民用电磁兼容领域均具有广泛的应用。P波段电磁波的频率介于0.3-1GHz，波长横跨米及分米尺度，是远程预警雷达的主要工作频段，但是其长波长对吸波材料的结构、厚度控制及电磁参数设定都带来了严峻挑战。降低超低频长波长雷达对武器装备的可探测性，发展先进高效的P波段雷达吸波材料已成为吸波材料领域的重点研究方向。

传统吸波材料一般采用由碳纤维、碳纳米管、石墨等制成的碳系吸波材料作吸波功能材料，选用蜂窝结构或者泡沫结构等轻质结构材料作为吸波基体，此类吸波材料往往具有优异的高频吸波性能，但是面临低频吸波性能不佳、电磁特性难以调控等问题。

CN108934155A公开了一种基于铁氧体的低频电磁吸波材料及其制备方法，其技术特征是：其基于铁氧体的低频电磁吸波材料是一种具有类似核壳结构的颗粒；所述核壳结构包括有微米级锂锌铁氧体颗粒与纳米尺寸的铁片；其制备方法包括有溶胶凝胶、高温煅烧和原位还原法；通过溶胶凝胶法以及高温煅烧用于制备锂锌铁氧体；通过原位还原法在制备好的锂锌铁氧体的表面上生长铁片。该方法能耗高，且未记载该吸波材料在P波段的吸波效果具体如何。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种生产成本低、P波段电磁波吸收效果好、吸收带宽较宽、且吸波性能易调控的P波段三维宽频带复合吸波超材料。

本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种能耗低的P波段三维宽频带复合吸波超材料的制备方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种P波段三维宽频带复合吸波超材料，由基于磁性金属的金属型电磁超材料的结构单元竖立排布在铁氧体介质基板上构成；所述基于磁性金属的金属型电磁超材料的结构单元由两个不同尺寸的金属环置于在FR4介质基板的正反两面构成。

进一步，所述铁氧体为镍锌铁氧体、锰锌铁氧体或镁锌铁氧体。

进一步，所述FR4介质基板的厚度为0.5-3.5 mm，介电常数为3.5-4.5。

进一步，所述金属环的外边长为25 -75 mm；所述金属环的内边长为20-70 mm。

进一步，所述金属环的厚度为25-50微米。

进一步，所述金属环的形状可以为圆形、长方形或方形，优选方形。

进一步，所述磁性金属为铁、钴或镍。与常规的非磁性金属（如铜、铝、银等）相比较，磁性金属在微波低频段具有更好的磁耦合效应，进而有利于提升复合吸波超材料的低频吸波性能。

本发明进一步解决其技术问题采用的技术方案是，一种P波段三维宽频带复合吸波超材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

（1）块体铁氧体材料裁剪

将铁氧体介质基体材料裁剪为边长与基于磁性金属的金属型电磁超材料的结构单元的边长相同的块体形状，得块体铁氧体材料；