[发明专利]一种宽频带电磁波吸收的泡沫介质基超材料

说明书

本发明公开了一种宽频带电磁波吸收的泡沫介质基超材料，属于电磁波吸收技术领域。该泡沫介质基超材料是由多个泡沫介质吸波单元在同一平面上按周期排列组合而成，各泡沫介质吸波单元之间通过低介电常数的填缝材料连接为一体；所述填缝材料是由空心玻璃微珠、高分子材料与固化剂混合后再经固化成型获得。所述泡沫介质吸波单元为泡沫碳化硅、泡沫碳或者铁基泡沫材料。该介质基超材料结构很好地利用泡沫材料轻质、散射损耗大、界面极化损耗强和低阻抗等优势，并充分发挥超材料与电磁波丰富的物理机制，使泡沫介质基超材料材料在1～18GHz全频段的最大平板反射率降低至‑10dB以下，面密度小于9kg/m²，具有很好的宽带电磁波吸收性能。

技术领域

本发明涉及电磁波吸收技术领域，具体涉及一种宽频带电磁波吸收的泡沫介质基超材料。

背景技术

随着人类技术的发展，在日常生活中，电磁波应用越来越广泛，飞机导航、手机通信、无线网络等均有电磁波参与，电磁波相互干扰甚至电磁波污染就显得日益突出；在军事领域，随着雷达探测技术的提升，电磁隐身伪装能力也需要加强。因此研发和制备高效吸波材料已成为材料领域一个关键问题。

传统吸波材料因为带宽较窄、面密度大等因素在应用上受到了很大限制，而近年来超材料的兴起，为解决上述问题提供了一个很好的思路。超材料是通过关键物理尺寸有序设计，实现调控电磁波传播的目的，达到传统材料所不能达到的吸波效果，但是一般的超材料利用无损介质基材料与金属结构材料结合设计而成，高性能宽带吸收、低面密度和较小厚度总是不能兼顾，并且设计较为复杂。为解决上述问题，本发明以具有散射、衍射、界面极化吸收和低阻抗特性的轻质吸波泡沫材料作为基材，提出一种新型的泡沫介质基超材料，在重量较轻的前提下，实现宽频带高效吸波。

发明内容

为了解决现有吸波材料频带较窄、密度高的问题，本发明目的在于提供一种宽频带电磁波吸收的泡沫介质基超材料，以实现高效宽带电磁波吸收。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种宽频带电磁波吸收的泡沫介质基超材料，该泡沫介质基超材料是由多个泡沫介质吸波单元在同一平面上按周期排列组合而成，各泡沫介质吸波单元之间通过低介电常数的填缝材料连接为一体；所述填缝材料是由空心玻璃微珠、高分子材料与固化剂混合后再经固化成型获得；其中：高分子材料、固化剂与空心玻璃微珠的重量百分比为95～9wt％：5～1wt％：5～91wt％，空心玻璃微珠粒径1-10μm。

所述泡沫介质吸波单元为横截面为正方形的块体结构(长方体或正方体)，正方形横截面的边长为5-60mm；所述泡沫介质吸波单元是由1-3层同材质(孔径可不同)的泡沫材料组成，每层厚度为2-30mm，层与层之间通过厚度小于0.2mm的高分子材料粘接。

所述泡沫介质吸波单元为泡沫碳化硅、泡沫碳或者铁基泡沫材料；所述泡沫介质吸波单元的网孔孔径为1～5.0mm；所述泡沫碳化硅的电阻率为10⁰-10¹⁵Ω·m，所述泡沫碳的电导率为0.1～5s/m，所述铁基泡沫的粉体粒径为10-80μm。

该泡沫介质基超材料由一种材质的泡沫介质吸波单元组成时，各泡沫介质吸波单元之间的间距为1-20mm，间距根据吸波频段需求设计；当泡沫介质基超材料由两种材质的泡沫介质吸波单元组成时，两种材质的泡沫介质吸波单元交错排布(相邻两个吸波单元为不同材质)，每种材质的各泡沫介质吸波单元的间距为7-100mm。

所述高分子材料为酚醛树脂或环氧树脂；所述固化剂为对甲苯磺酸、五洛脱品、草酸或柠檬酸。