[发明专利]一种负磁导率超材料

说明书

【技术领域】

本发明涉及超材料领域，具体地涉及一种负磁导率超材料。

【背景技术】

目前，国际社会对磁导率方面已有大量的研究，其中对于正磁导率的研究已经趋于成熟，对于负磁导率超材料的研究是现在国内外研究的热点，负磁导率具有量子极化作用，可以对入射波产生极化作用，因此作用范围很大，如在医学成像领域中的磁共振成像技术，负磁导率材料能够加强电磁波的成像效果，另外负磁导率材料在透镜研究方面亦有重要作用，在工程领域，磁导率通常都是指相对磁导率，为物质的绝对磁导率μ与磁性常数μ₀(又称真空磁导率)的比值，μr＝μ/μ₀，无量纲值。通常“相对”二字及符号下标r都被省去。磁导率是表示物质受到磁化场H作用时，内部的真磁场相对于H的增加(μ＞1)或减少(μ＜1)的程度。至今发现的自然界已存在的材料中，μ都是大于0的。

超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料。目前，现有的磁性微结构的几何形状为“工”字形或者如图1所示的类似“凹”字形的开口环形，但这结构都不能实现磁导率μ明显小于0或使超材料谐振频率降低，也不能实现各向同性，只有通过设计具有特殊几何图形的磁性微结构，才能使得该人工电磁材料在特定频段内达到磁导率μ值小于0，并具有较低的谐振频率。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术中负磁导率超材料谐振频率较高的缺陷，提供一种谐振频率较低的负磁导率超材料。

本发明实现发明目的采用的技术方案是，包括至少一层具有负磁导率的超材料层，超材料层包括基板以及周期性阵列排布在基板上的多个磁性微结构，磁性微结构包括第一磁性微结构和第二磁性微结构，基板包括第一基板和第二基板，第一基板两侧分别设置有由多个第一磁性微结构构成的第一磁性微结构层和由多个第二磁性微结构构成的第二磁性微结构层，第一磁性微结构层和第二磁性微结构层上均覆有所述第二基板。

优选地，所述第一基板的厚度为0.008-0.015mm。

优选地，所述第一基板的介电常数为14-20。

优选地，所述第一基板的损耗正切为0.003-0.007。

优选地，所述第二基板的厚度为0.08-0.12mm。

优选地，所述第二基板的介电常数为4-8。

优选地，所述第二基板的损耗正切为0.010-0.015。

优选地，所述第二基板为有机高分子材料或陶瓷材料。

优选地，所述磁性微结构的线宽为0.1-0.3mm。

优选地，所述磁性微结构的线间距为0.05-0.15mm。

优选地，所述磁性微结构的线厚度为0.03-0.05mm。

优选地，所述磁性微结构为开口谐振环或开口谐振环的衍生结构。

本发明的有益效果在于，本发明超材料由多层经过特殊设计的人造微结构叠加而成，基板也采用介电常数较高、损耗较低的材质，本发明能有效降低超材料的谐振频率，具有良好的发展前景。

【附图说明】

图1，现有的负磁导率超材料人造微结构示意图；

图2，本发明优选实施例结构示意图；

图3，本发明优选实施例第一磁性微结构示意图；

图4，本发明优选实施例第二磁性微结构示意图；

图5，本发明又一优选实施例结构示意图；

图6，本发明优选实施例磁导率仿真效果示意图；

图中，1第一磁性微结构层，2第二磁性微结构层，3第一基板，4第二基板，11第一磁性微结构，22第二磁性微结构。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明提供一种负磁导率超材料，如图2所示，包括至少一层具有负磁导率的超材料层，超材料层包括基板以及周期性阵列排布在基板上的多个磁性微结构，磁性微结构包括第一磁性微结构11和第二磁性微结构22，基板包括第一基板3和第二基板4，第一基板3两侧分别设置有由多个第一磁性微结构11构成的第一磁性微结构层1和由多个第二磁性微结构22构成的第二磁性微结构层2，第一磁性微结构层1和第二磁性微结构层2上均覆有所述第二基板4。

下面将结合附图，对本发明实施例的负磁导率超材料的构成原理及有益效果做详细说明。