【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器及其制备方法，属于吸收器。
技术介绍
1、毫米波是指频率在30～300ghz之间的电磁波，其窄波束、宽带宽、高传输速率、高安全性等优点使其在通信、遥感、雷达、射电天文等领域有大量的应用。尤其是近年来，随着5g技术的不断发展与进步，毫米波通信技术受到越来越多学者的关注。
2、超材料是一种新型的人工复合材料，由周期性的亚波长金属结构或者介电结构组成，这些结构与入射电磁波的电场和磁场共振耦合、相互作用，从而对电磁波进行调控。超材料的出现使得毫米波器件的功能变得更加多样，基于毫米波超材料的相控阵、吸收器、滤波器以及频率选择表面被纷纷提出。
3、其中，吸收器能够吸收特定频段的电磁波并将其转换为热能或者其他形式的能量，被广泛运用于通信、天线、雷达、电磁屏蔽等领域。
4、但是，传统的吸收器一经制备，吸收率及吸收频段就固定下来不可调谐，导致吸收器的应用场景大大受限。
5、上述问题是在基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器的设计过程中应当予以考虑并解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器及其制备方法解决现有技术中存在的吸收率及吸收频段不可调谐的问题。
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、一种基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，包括核心器件，核心器件包括依次设置的图案化石墨烯
4、进一步地，窄“回”字型图案分别排成若干列，每列形成列单元，每个列单元中相邻的窄“回”字型图案相连接，且相邻的列单元不连接。
5、进一步地，图案化石墨烯层和石墨烯膜分别由电镀法对表面附着上一层金属银。
6、进一步地，核心器件通过导电胶带和导线与fpga控制器相连接，fpga控制器通过数据线与上机位pc相连接。
7、进一步地，上机位pc向fpga控制器发送电压序列数据，电压序列数据经fpga控制器处理后以电压形式输出到核心器件的图案化石墨烯层和石墨烯膜上，通过上位机pc输出不同的电压序列，进而液晶分子在电场力的作用下指向矢发生改变，实现吸收峰频率的可调。
8、一种上述任一项所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器的制备方法，包括以下步骤，
9、选取聚酰亚胺薄膜，通过上位机的激光器控制软件绘制出用于分别形成图案化石墨烯层和石墨烯膜的方块图案，并在形成图案化石墨烯层的方块图案上绘制若干窄“回”字型图案；
10、将聚酰亚胺薄膜置于co2激光器的焦点处，聚酰亚胺薄膜被co2激光诱导为激光诱导石墨烯，分别得到图案化石墨烯层和石墨烯膜，且表面均具有微米级周期性条纹，将图案化石墨烯层和石墨烯膜进行清洗烘干，使用封接材料贴合起来并固化，制成具有间隙的空盒，最后将液晶灌注到空盒的间隙处得到液晶层，得到核心器件。
11、进一步地，基于电镀法为激光诱导石墨烯进行电镀，使激光诱导石墨烯表面附着上一层金属银。
12、进一步地，基于电镀法为激光诱导石墨烯进行电镀，具体为，
13、使用电化学工作站为激光诱导石墨烯样品进行电镀，电镀使用三电极体系，三电极包括工作电极、对电极和参比电极，其中，工作电极夹取待镀的激光诱导石墨烯样品，对电极采用银电极，参比电极使用氯化银电极；
14、电镀使用硫代硫酸盐无氰镀银体系，镀液由硝酸银、硫代硫酸钠、焦亚硫酸钾组成，使用光亮剂和阳极活化剂来改善镀层的外观，其中，光亮剂由烟酸和聚乙烯亚胺溶液组成，阳极活化剂为硫代氨基脲；
15、电镀过程为，在设定温度的恒温水浴锅中进行电镀，设置电化学工作站平均电流密度与电镀时间，控制阴极阳极之间保持恒流状态；
16、电镀完成后，使用去离子水对电镀后的激光诱导石墨烯样品进行清洗，放入烘干箱中进行烘干后，完成电镀。
17、进一步地，镀液的配制具体为，
18、镀液在配制时，先分别用等离子水溶解硫代硫酸钠、焦亚硫酸钾和硝酸银，然后把焦亚硫酸钾溶液在搅拌下加入到硝酸银溶液中去，得到白色沉淀的浑浊液；将浑浊液在搅拌下加入到硫代硫酸钠中，得到微黄色透明溶液，最后再加入光亮剂和阳极活化剂。
19、进一步地，镀液中各试剂配比分别为硝酸银45g/l、硫代硫酸钠250g/l、焦亚硫酸钾45g/l、光亮剂40ml/l、阳极活化剂的硫代氨基脲0.6g/l，其中，光亮剂配比为烟酸4g/l、聚乙烯亚胺0.08g/l。
20、本专利技术的有益效果是：
21、一、该种基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器及其制备方法，能够实现吸收率及吸收频段可调，同时制备成本低廉，制备过程简单，制备效率高。
22、二、本专利技术，通过激光诱导石墨烯技术制作图案化电极，可无需掩膜制备不同图案的电极。利用激光诱导石墨烯的周期性条纹结构对液晶进行取向，能够省去摩擦取向或者光控取向的复杂步骤。
23、三、该种基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器及其制备方法，通过电镀来修饰激光诱导石墨烯图案化表面，能够增强激光诱导石墨烯的导电性，进一步提高器件的吸收特性。该方法成本低廉，制备过程简单，制备效率高。
24、四、该种基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器及其制备方法，将激光诱导石墨烯和液晶相结合，通过上机位pc发送电压序列调节每列液晶的介电常数，使吸收器的吸收峰频率可调，能够增强吸收器的实用性，拓宽了吸收器的应用场景，在通信和电磁屏蔽等领域具有很大的应用前景。
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1.一种基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，包括核心器件，其特征在于：核心器件包括依次设置的图案化石墨烯层、液晶层和石墨烯膜，图案化石墨烯层设有若干窄“回”字型，图案化石墨烯层和石墨烯膜分别采用CO2激光诱导聚酰亚胺薄膜制备的激光诱导石墨烯，且激光诱导石墨烯表面具有微米级周期性条纹，利用激光诱导石墨烯的周期性条纹结构对液晶层进行取向，液晶层的液晶分子在电场力的作用下指向矢发生改变，实现吸收峰频率的可调。
2.如权利要求1所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，其特征在于：窄“回”字型图案分别排成若干列，每列形成列单元，每个列单元中相邻的窄“回”字型图案相连接，且相邻的列单元不连接。
3.如权利要求1所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，其特征在于：图案化石墨烯层和石墨烯膜分别由电镀法对表面附着上一层金属银。
4.如权利要求1-3任一项所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，其特征在于：核心器件通过导电胶带和导线与FPGA控制器相连接，FPGA控制器通过数据线与上机位PC相连接。p>
5.如权利要求4所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，其特征在于：上机位PC向FPGA控制器发送电压序列数据，电压序列数据经FPGA控制器处理后以电压形式输出到核心器件的图案化石墨烯层和石墨烯膜上，通过上位机PC输出不同的电压序列，进而液晶分子在电场力的作用下指向矢发生改变，实现吸收峰频率的可调。
6.一种权利要求1-5任一项所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
7.如权利要求6所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器的制备方法，其特征在于：基于电镀法为激光诱导石墨烯进行电镀，使激光诱导石墨烯表面附着上一层金属银。
8.如权利要求7所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器的制备方法，其特征在于：基于电镀法为激光诱导石墨烯进行电镀，具体为，
9.如权利要求8所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器的制备方法，其特征在于：镀液的配制具体为，
10.如权利要求8或9所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器的制备方法，其特征在于：镀液中各试剂配比分别为硝酸银45g/L、硫代硫酸钠250g/L、焦亚硫酸钾45g/L、光亮剂40ml/L、阳极活化剂的硫代氨基脲0.6g/L，其中，光亮剂配比为烟酸4g/L、聚乙烯亚胺0.08g/L。
...【技术特征摘要】
1.一种基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，包括核心器件，其特征在于：核心器件包括依次设置的图案化石墨烯层、液晶层和石墨烯膜，图案化石墨烯层设有若干窄“回”字型，图案化石墨烯层和石墨烯膜分别采用co2激光诱导聚酰亚胺薄膜制备的激光诱导石墨烯，且激光诱导石墨烯表面具有微米级周期性条纹，利用激光诱导石墨烯的周期性条纹结构对液晶层进行取向，液晶层的液晶分子在电场力的作用下指向矢发生改变，实现吸收峰频率的可调。
2.如权利要求1所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，其特征在于：窄“回”字型图案分别排成若干列，每列形成列单元，每个列单元中相邻的窄“回”字型图案相连接，且相邻的列单元不连接。
3.如权利要求1所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，其特征在于：图案化石墨烯层和石墨烯膜分别由电镀法对表面附着上一层金属银。
4.如权利要求1-3任一项所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，其特征在于：核心器件通过导电胶带和导线与fpga控制器相连接，fpga控制器通过数据线与上机位pc相连接。
5.如权利要求4所述的基于激光诱导石墨烯的可调谐液晶超材料毫米波吸收器，其特征在于：上机位pc向fpga控制器...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，宗顾卫，吴双悦，李澳，朱徐栋，孟霞，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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