[发明专利]基于连续纤维3D打印的热膨胀可控电磁超材料及其制备工艺

权利要求书

1.一种基于连续纤维3D打印的热膨胀可控电磁超材料，其特征在于：包括阵列化的电磁超材料单元，电磁超材料单元的结构元胞包含一个节点圆和其外侧连接的双材料杆，双材料杆沿节点圆中心旋转对称，双材料杆与节点圆相切，且靠近节点圆一侧与节点圆融合，材料相同；

所述双材料杆数目为3、4或6个；对于反手性结构，双材料杆的数目为3或4个，组成的电磁超材料单元分别为反手性三相切杆构型(3)、反手性四相切杆构型(4)；对于手性结构，双材料杆的数目为3、4或6个，组成的电磁超材料单元分别为手性三相切杆构型(5)、手性四相切杆构型(6)、手性六相切杆构型(7)；将电磁超材料单元阵列化，分别得到反手性三相切杆电磁超材料阵列(8)、反手性四相切杆电磁超材料阵列(9)、手性三相切杆电磁超材料阵列(10)、手性四相切杆电磁超材料阵列(11)和手性六相切杆电磁超材料阵列(12)；

所述双材料中一种材料为连续纤维，包括碳纤维、金属丝；另一种材料为ABS、尼龙、PLA、PEEK或PPS；

所述电磁超材料的热膨胀和电磁性能通过结构元胞的节点圆半径、双材料杆长度、双材料杆厚度、双材料杆组分材料的相对热膨胀系数而调整。

2.权利要求1所述的一种基于连续纤维3D打印的热膨胀可控电磁超材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据电磁超材料的应用场景、频段和目标电磁性能，确定电磁超材料的单元特征尺寸所在的范围；

2)采用反手性结构或手性结构，与双材料杆相结合，实现等效热膨胀系数可调的电磁超材料单元；

3)通过有限元计算得出电磁超材料单元的几何尺寸与电磁超材料等效热膨胀系数之间的关系；

4)通过有限元计算得出电磁超材料单元的几何尺寸与其电磁性能之间的关系，电磁性能包括反射、投射和吸波；

5)根据应用需求筛选出热膨胀系数及电磁性能均满足条件的电磁超材料单元的构型；

6)将步骤5)电磁超材料单元的构型进行阵列，得到电磁超材料整体结构的三维模型；

7)将步骤6)电磁超材料整体结构的三维模型的STL文件导入3D打印机，实现对电磁超材料进行一体化制造；

所述的步骤7)中采用连续纤维增强的复合材料3D打印工艺对电磁超材料进行制造。