吸波超材料制造技术

本实用新型专利技术涉及电磁波吸收技术领域，提供了一种吸波超材料，其包括位于介质板上的至少一层的微结构层，每层微结构层包括周期排布的多个微结构单元，且每个微结构单元包括功能分散体，该功能分散体在对应的微结构单元中为该微结构单元的中心向边缘呈渐变密度分布。通过对微结构单元所包括的功能分散体的密度分布进行渐变设计，可以实现对吸波超材料的微结构单元的结构优化，改善现有技术中均质(即密度分布均匀)的吸波超材料表面密度较大所导致的峰形尖锐，而造成的吸波频段较窄的问题，从而改变吸波超材料的峰形状态，使该吸波超材料展宽吸波频段并增强吸波效果。宽吸波频段并增强吸波效果。宽吸波频段并增强吸波效果。

【技术实现步骤摘要】
吸波超材料


[0001]本技术涉及电磁波吸收
，具体涉及一种吸波超材料。

技术介绍

[0002]随着电子技术的飞速发展，电磁波的应用越来越广泛，给人们的生活带来了诸多便利，但是同时，电磁辐射也在不断增多，电磁污染的问题已越来越引起人们的关注。因此，开发能抵挡并削弱电磁辐射的吸波材料已成为材料科学的一大课题，而且从另外一个方面来说，吸波材料也是一种电磁隐身材料，在包括军事在内的诸多领域有广泛的需求。
[0003]吸波材料的工作原理是，让投射到其表面的电磁波按照从低磁导率向高磁导率的规律传播，利用在谐振处损耗比较大的原理，使得进入吸波材料内的电磁波能迅速衰减，并通过耦合把电磁波的能量转化成热能或其他能量而耗散掉。
[0004]超材料是通过改变其内部的人工微结构来获得预期的电磁响应的一类材料。人们利用超材料内部的多层人工微结构耦合，使得入射电磁波尽可能不反射而最大限度的进入超材料内部，并通过超材料的谐振产生高损耗，使入射电磁波迅速地大量衰减而转化为热能或其他能量，可达到比传统吸波材料更好的吸波效果。现有技术的吸波超材料主要采用单层或多层含铁氧体的环氧树脂或硅橡胶复合材料，它具有吸收频率高、吸收率高、匹配厚度薄等特点。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率铁氧体引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能或者是其它能量形式而达到吸波的目的。但随着科技进步，传统的吸波超材料已经难以满足实际应用的需求。
[0005]现有技术为了使吸波材料在多种领域中得到应用，一般运用微结构与预浸料结合形成吸波超材料，微结构层之间采用预浸料，预浸料固化后形成介质层，电磁波在微结构层之间形成谐振，产生吸波效果。但是，所采用的预浸料没有吸波性能，只有介电性能，因此只能充当介质板。而采用电介质类吸收剂制备的吸波复合材料，往往只需要较低重量的吸收剂填充就能在较高频段实现良好吸波性能，大大降低了吸波复合材料的重量，但是在一定厚度限制下其难以在低频段具备较好吸波性能。
[0006]如图1所示，为一种传统的均质吸波超材料100，其包括多个矩阵排列的微结构单元110，每个微结构单元110均具有一密度分布均匀的吸波贴片101，且该吸波贴片101在竖直方向上的投影形状为圆形；同理的，在图2所示的另一种传统均质吸波超材料200中，包括有多个矩阵排列的微结构单元210，每个微结构单元210均具有一密度分布均匀的吸波贴片201，且该吸波贴片101在竖直方向上的投影形状为矩形，但上述两种吸波超材料因微结构单元的均匀密度，使吸波峰形尖锐，造成了吸收频带窄的问题。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本技术提供了一种吸波超材料，可以展宽吸波频段并增强吸波效果。
[0008]根据本技术提供的一种吸波超材料，包括：
[0009]位于介质板上的至少一层的微结构层，每层前述的微结构层包括周期排布的多个微结构单元，且每个前述微结构单元包括功能分散体，该功能分散体在对应的微结构单元中为该微结构单元的中心向边缘呈渐变密度分布。
[0010]优选地，该功能分散体包括磁性粉体或导电微结构。
[0011]优选地，该功能分散体包括磁性粉体，该磁性粉体为选自：铁氧体、多晶铁纤维、导电碳粉和羰基铁粉中的任意一种。
[0012]优选地，该功能分散体还包括树脂，该功能分散体由前述磁性粉体和该树脂复合而成。
[0013]优选地，每个微结构单元的上表面为平面，且该功能分散体从对应的微结构单元的中心向边缘呈连续渐变或分级阶梯渐变密度分布，且该微结构单元的厚度不变。
[0014]优选地，每个微结构单元的上表面为曲面，且该功能分散体从对应的微结构单元的中心向边缘呈连续渐变或分级阶梯渐变的密度分布，且且该微结构单元的厚度呈渐变分布。
[0015]优选地，前述微结构单元在竖直方向上投影的边缘形状为圆形、菱形、三角形中的任意一种。
[0016]优选地，前述树脂为选自：环氧树脂、酚醛树脂、氰酸脂、双马来酰亚胺树脂和聚酰亚胺树脂中的任意一种。
[0017]优选地，前述介质板包括纤维基体。
[0018]优选地，前述纤维基体为选自：玻璃纤维布、碳纤维布、芳纶纤维布、石英纤维布和聚乙烯纤维布中的任意一种。
[0019]本技术的有益效果是：本技术提供了一种吸波超材料，其包括位于介质板上至少一层的微结构层，每层该微结构层包括周期排布的多个微结构单元，且每个微结构单元包括功能分散体，该功能分散体在对应的微结构单元中为该微结构单元的中心向边缘呈渐变密度分布。通过功能分散体的密度分布的渐变设计，可以实现对吸波超材料的微结构单元的结构优化，改善现有技术中密度分布均匀的吸波超材料表面密度较大所导致的峰形尖锐，而造成的吸波频段较窄的问题，从而改变吸波超材料的峰形状态，展宽了吸波频段并增强了吸波效果。
附图说明
[0020]通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。
[0021]图1示出一种传统的均质吸波超材料的结构示意图；
[0022]图2示出另一种传统的均质吸波超材料的结构示意图；
[0023]图3示出本技术一实施例提供的吸波超材料的结构示意图；
[0024]图4示出本技术另一实施例提供的吸波超材料的结构示意图；
[0025]图5示出具有图4所示渐变趋势的双层渐变微结构单元的吸波超材料模型与传统双层均质微结构单元的吸波超材料模型的电磁波垂直反射率的仿真结果对比图。
具体实施方式
[0026]为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施例。但是，本技术可以通过不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反的，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0027]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
[0028]结合前文所述，现有技术中的类似如图1和图2所示的均质吸波超材料是一类平铺阵列结构的吸波器，其可以看做是在介质板上周期性地覆盖了一层固定形状的金属层，即频率选择表面层(FSS)。而FSS本身不吸收能量，但可以滤波，其频响特性会随着频率的变化而变化，体现为在一定频段内反射电磁波而在另一频段内透射电磁波。只有当FSS处于谐振频率时，会对入射电磁波呈全反射或全透射特性。一般地，FSS会被固定在介质基底上或嵌入介质中，介质板不仅可以起到支撑FSS的作用，其厚度和介电常数也会影响FSS的谐振频率，其窄频段吸收能力强，但是通常吸收频带过窄，不利于实际引用。
[0029]故提出本技术实施例提供的新型吸波超材料，通过对微结构单元所包括的功能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸波超材料，其特征在于，包括：位于介质板上的至少一层的微结构层，每层所述微结构层包括周期排布的多个微结构单元，且每个所述微结构单元包括功能分散体，所述功能分散体在对应的所述微结构单元中为所述微结构单元的中心向边缘呈渐变密度分布。2.根据权利要求1所述的吸波超材料，其特征在于，所述功能分散体包括磁性粉体或导电微结构。3.根据权利要求2所述的吸波超材料，其特征在于，所述功能分散体包括磁性粉体，所述磁性粉体为选自：铁氧体、导电碳粉、多晶铁纤维和羰基铁粉中的任意一种。4.根据权利要求3所述的吸波超材料，其特征在于，所述功能分散体还包括树脂。5.根据权利要求4所述的吸波超材料，其特征在于，每个微结构单元的上表面为平面，所述功能分散体从对应的微结构单元的中心向边缘呈连续渐变或分级阶梯渐变密度分布，且...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：深圳光启高端装备技术研发有限公司，
类型：新型
国别省市：