一种基于透明金属材料的入射波增透玻璃制造技术

本实用新型专利技术提出一种基于透明金属材料的入射波增透玻璃，所述增透玻璃包括网格图案层，第一透明玻璃层；所述网格图案层包括多个金属网格图案，所述网格图案包括方环，并且方环的四个顶角处沿方环对角线向内延伸有矩形金属条；所述多个网格图案依次排列在第一透明玻璃层的第一侧面；所述方环和直条结构的材料为金属网格或纳米银线。本实用新型专利技术的技术方案仅通过在玻璃表面粘贴透明增透膜的方式，从而在指定的射频频段内，大幅增强入射波的TE极化模式和TM极化模式的透射幅度，进而通过本实用新型专利技术的技术方案可以大幅提高室内通信的通信质量。质量。质量。

An incident wave antireflection glass based on transparent metal material

【技术实现步骤摘要】
一种基于透明金属材料的入射波增透玻璃


[0001]本技术属于通信和新型人工电磁材料领域，尤其涉及一种基于透明金属材料的入射波增透玻璃。

技术介绍

[0002]随着5G应用的发展，sub
‑
6G波段和毫米波波段的使用开始在通信应用中普及。普通纯玻璃在大角度斜入射时的较差透射性能对于室内通信的通信质量有着严重影响。 TM极化模式的入射波由于布儒斯特角的存在，透射性能在大角度斜入射情况下的衰减并不显著；但对于TE极化模式的入射波，其透射性能会随入射角的增大而急剧下降。
[0003]为了减轻玻璃对于电磁波的透射性能的恶化，在光频段和射频段同时保持高透过率的新型玻璃在近几年受到研究者的关注。超材料以及超表面领域的长足发展为射频段增透玻璃的设计提供了解决方案：通过在玻璃介质上附着以在入射波长λ内周期排列的金属图案可以调控超材料的等效介电常数和等效磁导率，这使超材料和空气在大角度斜入射情况下宽带阻抗匹配成为可能。
[0004]以往的透明导电材料通常以ITO为主，但ITO的资源不可再生性、较差的导电性对其应用领域产生了限制。ITO的替代技术，有金属网格、纳米银线、碳纳米管以及石墨烯等材料。目前碳纳米管与石墨烯无法实现工业化量产，并且材料导电效果无法满足要求；而金属网格和纳米银线材料已经实现工业化量产，二者相比，Metal Mesh技术更加成熟，得到业界广泛认可。
[0005]根据《Optically and radio frequency(RF)transparent meta
‑<br/>glass》提出的玻璃超表面可以在毫米波频段实现大角度斜入射的增透，但存在以下技术缺点：
[0006]1.其透明导电薄膜——多层氮化铝(AlN)和纳米银(Ag)薄膜存在加工昂贵，工艺复杂，无法共形，且导电薄膜的必须沉积在玻璃上，无法单独制备透明导电薄膜。
[0007]2.该论文所述的玻璃超表面的设计需要在玻璃的两侧都沉积透明导电薄膜，限制了玻璃超表面的应用场景。
[0008]3.该论文所述的玻璃超表面的玻璃介质板的厚度需要在1/10波长左右，若将论文所述的设计应用于目前主流的sub6G通信波段，玻璃介质板的厚度需要在10mm左右，该厚度远远超过了汽车玻璃、高铁玻璃的厚度，限制了其应用场景。根据已经报道的资料， NTT Docomo设计出了在毫米波波段的微波增透玻璃，但是其增透超表面的介质为硬介质板，不可共形；且厚度较大，对其应用产生了限制。

技术实现思路

[0009]技术目的：为了有效增强透明玻璃的电磁波透射性能，本技术提供了一种基于透明导电材料的入射波增透玻璃。利用在亚波长内周期排布的金属网格图案对入射的电磁波产生电响应，改变玻璃的等效介电常数，使得玻璃介质内的等效波阻抗与空气中的波阻抗相匹配，从而在广角斜入射情况下提高透射性能。
[0010]技术方案：为实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种基于透明金属材料的入射波增透玻璃，所述增透玻璃包括网格图案层、第一透明玻璃层；所述网格图案层包括N个金属网格图案，所述网格图案包括金属方环，并且金属方环的四个顶角处沿方环对角线向内延伸有矩形金属条；所述N个网格图案依次排列在第一透明玻璃层的第一侧面，所述金属方环和矩形金属条的材料为金属网格或纳米银线，N为大于等于1的整数。
[0011]优选的，如果所述方环和矩形金属条的材料为金属网格，则所述N个网格图案依次排列附着在PET层上，附着有网格图案的PET层粘接在第一透明玻璃层的第一侧面。
[0012]优选的，所述附着有网格图案的PET层通过光胶层粘接在第一透明玻璃层的第一侧面。将PET层，金属网格图案层，OCA光胶层一起作为透明增透膜。
[0013]优选的，如果所述方环和矩形金属条的材料为纳米银线，则方环和矩形金属条依次刻蚀排列在第一透明玻璃层的第一侧面。
[0014]优选的，所述增透玻璃还包括第二透明玻璃层，所述第一透明玻璃层的第一侧面连接第二透明玻璃层，所述网格图案层位于第一透明玻璃层和第二透明玻璃层之间。
[0015]对于只有单层的透明玻璃，本技术提出一种基于透明金属材料的入射波增透玻璃实现入射波的增透方法，该方法工作原理如下：将入射波以一定入射角入射在上述增透玻璃上以实现对入射波的增透；其中，所述增透玻璃上的金属方环的边长p与选定的中心频点的波长λ比值在0.2
‑
0.3之间，所述矩形金属条长度l和所述金属方环的边长p 的比值在0.3
‑
0.4之间，其中，λ为选定的中心频点的波长。
[0016]对于多层的透明玻璃，本技术提出一种基于透明金属材料的入射波增透玻璃实现的入射波的增透方法，该方法工作原理如下：将入射波以一定入射角入射在上述增透玻璃上以实现对入射波的增透；其中，所述增透玻璃上的金属方环的边长p与选定的中心频点的波长λ比值在0.2
‑
0.3之间，所述矩形金属条长度l和所述金属方环的边长p 的比值在0.3
‑
0.4之间，其中，λ为选定的中心频点的波长。
[0017]优选的，所述金属方环的线宽w和矩形金属条的线宽w均大于0.1mm。
[0018]优选的，所述第一透明玻璃层或者第二透明玻璃的厚度h与入射波波长λ的比值在 0.03
‑
0.05之间，其中，λ为选定的中心频点的波长。
[0019]本技术利用在入射波长λ内周期排布的金属网格图案对入射的电磁波产生电响应，改变玻璃的等效介电常数，使得玻璃介质内的等效波阻抗与空气中的波阻抗相匹配，从而在大角度斜入射情况下抑制反射。电磁波产生的电响应不在强谐振区，因此损耗的电磁能量可以忽略不计，因此可以通过抑制反射的方式提升透射性能。所述周期也即指的是金属网格方环的边长。
[0020]传统的电磁超表面通过将在入射波长λ内周期排布特定的金属图案刻蚀在介质板上，从而对电磁波的幅度、相位、极化等特性产生影响。本技术的金属网格层的构成材料为新型的透明导电材料——金属网格(metalmesh)。金属网格是一种导电材料，在PET、COP、PC等基材上通过各种工艺，形成极细的金属网格线，网格线线宽一般小于10μm。金属网格材料表面的金属网格线代替ITO材料表面的ITO，导电效果远远优于传统的ITO，透明度高，可靠性高的优点。金属网格可以实现在较低方阻的情况下保持高透明度的特点，这使低损耗的透明超表面的设计成为可能，因此可以用金属网格材料代替普通金属来设计图案
从而调控入射电磁波的透过率。纳米银线作为另一种具有较低方阻且保持高透明度的导电材料，同样可以作为本技术的金属网格层的材料。需要指出的是，纳米银线和金属网格均为现有的材料，金属网格层的材料并不是本技术的重点。
[0021]本技术的增透玻璃表面的设计，第一种技术方案，比如仅在玻璃的一侧用OCA 光胶粘贴透明增透薄膜，便可以对入射角在0
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85度范围的入射波内对入射波本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于透明金属材料的入射波增透玻璃，其特征在于，所述增透玻璃包括网格图案层、第一透明玻璃层；所述网格图案层包括N个金属网格图案，所述网格图案包括金属方环，并且金属方环的四个顶角处沿方环对角线向内延伸有矩形金属条；所述N个网格图案依次排列在第一透明玻璃层的第一侧面，所述金属方环和矩形金属条的材料为金属网格或纳米银线，N为大于等于1的整数。2.根据权利要求1所述的一种基于透明金属材料的入射波增透玻璃，其特征在于，如果所述金属方环和矩形金属条的材料为金属网格，则所述N个网格图案附着在PET层上，附着有网格图案的PET层粘接在第一透明玻璃层的第一侧面上。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗龙，程强，蒋睿哲，姜汝丹，
申请(专利权)人：江苏易珩空间技术有限公司，
类型：新型
国别省市：