[发明专利]一种调节柔性超材料薄膜局部应变的吸波特性调控方法

说明书

本发明公开了一种调节柔性超材料薄膜局部应变的吸波特性调控方法，包括以下步骤：柔性电磁吸波超材料薄膜多层叠加或折叠为预定的形状，通过加热调控形成阵列组织模式的超材料结构单元的关键尺寸即能用于宽频电磁。通过电功率控制加热功率和升温速度，利用电加热升温对热致收缩薄膜上超材料结构单元关键尺寸进行调节，从而实现对柔性超材料薄膜吸波特性峰值和吸波主频段的调控。也可通过光导纤维，将高功率光源能量传递至对吸波特性影响显著的关键部位，通过光致发热实现对关键部位的加热收缩，而所传递的光的功率成为调控收缩行为的控制参数。

技术领域

本发明属于柔性电磁超材料技术领域，涉及一种调节柔性超材料薄膜局部应变的吸波特性调控方法。

背景技术

由于电磁波越来越广泛地被应用于急速发展的飞机导航、手机通信、无线网络等行业，电磁波相互干扰甚至电磁波污染就显得日益突出；而且，近年来随着GHz频段的电子设备和通讯设备在快速增加，引起对电磁屏蔽材料的广泛需求，如电磁波选择频率吸波、降低电磁干扰，提升设备的电磁兼容，消除或者减少电磁辐射污染等。在军事领域，随着雷达探测技术的提升和侦测能力增强，航空目标的电磁隐身伪装能力也需要进一步加强。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。传统的电磁屏蔽和吸波材料主要集中于金属及其复合材料，导电高分子和碳粉材料，但往往存在着密度大、厚度高，成本高，屏蔽和吸波效率差，二次污染(强反射)等问题在应用上受到了很大限制。而近年来兴起的超材料具有电磁屏蔽效率高，性能重复性高，使用频段可精确计算等优点，为解决上述问题提供了一个很好的思路。

超材料是由单元尺寸小于电磁波波长的人工周期结构，即通过关键物理尺寸有序设计，利用结构单元的电共振和/或磁共振，实现对电磁波的强吸波，同时超材料结构单元一般具有带阻特性，可实现吸波为主的电磁屏蔽。但是一般的超材料总是不能兼顾高性能宽带吸波、面密度低和厚度小这三方面要求，并且设计过程较为复杂。在空对地攻击的过程中，对于进攻方的防区外发射航空器/弹药而言，进入防守方侦察范围首先面对的是波长较长的探测搜索雷达；随着飞行航迹逐渐接近并进入对方防空区域的核心区域，开始需要应对的是防守方波长较短、侦测定位精度较高的跟踪雷达；如果防守方发射对空导弹，还需要应对波长更短的制导雷达照射。如果进攻方航空器吸波超材料不具备宽带吸波特性，或者吸波主频段适时可调的能力，将增大被对方雷达发现-确认-跟踪-定位的风险，进而增大被击落的概率。而且，传统的超材料基底主要是刚性偏大的硬质塑料板，缺乏对超材料结构单元关键尺寸进行实时调节的能力，而以柔性薄膜作为基材近年来引起重视，成为实现电磁吸波超材料轻、薄、柔化的新途径。

综上所述，现有的柔性电磁吸波超材料的制备方法及其制备的产品仍然在性能、成本和使用等方面存在诸多不足，因此，有必要研究一种调节柔性超材料薄膜局部应变的吸波特性调控方法。目前还未发现有通过柔性热致收缩薄膜实现对超材料结构单元关键尺寸调控的相关技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调节柔性超材料薄膜局部应变的吸波特性调控方法。通过电功率控制加热功率和升温速度，利用电加热升温对热致收缩薄膜上超材料结构单元关键尺寸进行调节，从而实现对柔性超材料薄膜吸波特性峰值和吸波主频段的调控。也可通过光导纤维，将高功率光源能量传递至对吸波特性影响显著的关键部位，通过光致发热实现对关键部位的加热收缩，而所传递的光的功率成为调控收缩行为的控制参数。当热致收缩膜由于加热升温导致超材料结构单元关键尺寸缩小之后，可通过将柔性超材料薄膜包裹在有气囊夹层的刚性圆筒壳体的表层。通过气囊充气扩大包裹成圆筒状超材料的内径，可实现对柔性超材料薄膜的二次拉伸拉应变，进而实现对超材料结构单元关键尺寸的拉伸应变增大。在上述基础上，还可在多层叠加的超材料薄膜形成的模块外侧设置刚性壳体。通过刚性外壳体对模块沿着超材料薄膜厚度方向施加压力，实现对超材料薄膜厚度方向层与层间距的调控，进一步强化对吸波峰值的调控能力。其具体技术方案为：

一种调节柔性超材料薄膜局部应变的吸波特性调控方法，包括以下步骤：柔性电磁吸波超材料薄膜多层叠加或折叠为预定的形状，通过加热调控形成阵列组织模式的超材料结构单元的关键尺寸即能用于宽频电磁。