[发明专利]一种流控重构超表面及其制造方法

说明书

本发明公开了一种流控重构超表面及其制造方法，该流控重构超表面包括密封层、柔性介质层、驱动控制层和电磁反射层，密封层、柔性介质层、驱动控制层和电磁反射层按顺序层叠设置，柔性介质层上阵列设置有多个微流道结构，微流道结构中具有供液态金属流动的流动通道，电磁反射层用于电磁波的反射，驱动控制层用于控制液态金属在所述流动通道中的流动位置及形状；其中，每个所述微流道结构的流动通道的形状为类“工”字形。本发明通过液态金属在类“工”字形的微流道结构中的可逆连续流动控制，实现电磁波频率、相位、幅值等特性动态重构响应能力，实现L、S、C宽频带响应能力，重构带宽大于4.5GHz、重构频带内衰减大于‑20dB，具有大角度不敏感、柔性化、电磁响应频率宽带连续可重构及电磁强衰减能力。

技术领域

本发明涉及人工电磁材料技术领域，特别涉及一种流控重构超表面及其制造方法。

背景技术

超表面作为一种新型人工复合微结构，具有天然材料所不具备的超常物理性质。由于其材料结构属性的可人工设计性，能够通过设计合适的结构实现对材料性能、电磁波响应的灵活操控，使得在伪装隐身技术、通信技术、传感技术等领域取得了快速的发展和应用。

随着微纳制备工艺的高精度发展，微纳尺度结构可得到精确的加工，其应用领域和应用范围愈发广泛。虽然超表面具有十分优异的性能，但其结构在设计、加工完后其材料属性及对电磁波的响应特性就已固定，不能随环境变化而改变材料属性，即无法实现性能的“动态化”。因此，如何在利用超表面优异性能的同时，实现材料结构属性与电磁波响应具有可调节性，是超表面发展中进一步拓展合提升性能、应用范围的核心和关键。近年已经研究出采用导电高分子材料、液晶分子、MEMS静电结构、二极管等技术途径主动改变超表面结构特征，实现对电磁波响应的调节。但导电高分子材料的电导率和介电常数可调控范围仍然较小，同时，调控稳定性难以保证；液晶分子依据分子在不同电场下的取向实现电磁参数调节，但具有调控宽度较窄、调控响应时间较长等问题；MEMS静电结构难以满足宽带需求，并且大规模应用将带来结构可靠性问题；另外，二极管调节状态有限、非线性效应明显、宽带调节能力不足。因此，利用常规超表面阵列虽然能够实现对电磁波响应的动态调控，但仍面临调控状态有限、连续调节能力不足、柔性化功能有待提升等问题，特别是上述方式针对同一单元通常仅能实现两个状态间调节，对于任意电磁波响应的调节需要数量较多的单元编码才能实现，结合超表面应用需求，还需要进一步实现超表面单元的在宽带调节范围内的多状态连续调节能力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种能够在多个状态下动态、灵活地调节超表面性能的流控重构超表面及其制造方法。

为实现上述目的，本发明第一方面，提供了一种流控重构超表面，包括密封层、柔性介质层、驱动控制层和电磁反射层，所述密封层、所述柔性介质层、所述驱动控制层和所述电磁反射层按顺序层叠设置，所述柔性介质层上阵列设置有多个微流道结构，所述微流道结构中具有供液态金属流动的流动通道，所述电磁反射层用于电磁波的反射，所述驱动控制层用于控制液态金属在所述流动通道中的流动位置及形状；其中，每个所述微流道结构的流动通道的形状为类“工”字形。

进一步，所述流动通道包括第一水平流道、第二水平流道和竖直流道，所述第一水平流道包括第一水平段、第一竖直段和第二竖直段，所述第二水平流道包括第二水平段、第三竖直段和第四竖直段，所述第一水平段和所述第二水平段平行设置且所述第一水平段和所述第二水平段之间通过所述竖直流道连通，所述第一水平段和所述第二水平段沿所述竖直流道的水平中心线上下对称设置，所述第一竖直段和所述第二竖直段沿所述竖直流道的竖直中心线左右对称设置，所述第一竖直段和所述第三竖直段在竖直方向对应，所述第二竖直段和所述第四竖直段在竖直方向对应，所述第一竖直段和所述第三竖直段的长度和小于所述竖直流道的长度。

进一步，所述驱动控制层控制所述流动通道内液体金属的形状沿所述竖直流道的水平中心线上下对称并沿所述竖直流道的竖直中心线左右对称。

进一步，所述密封层通过键合固定在所述柔性介质层上，以将所述微流道结构中液态金属封装。