[发明专利]一种用于舰船观察窗的吸波屏蔽除雾石墨烯超材料

说明书

本发明涉及舰船观察窗领域，具体涉及一种用于舰船观察窗的吸波屏蔽除雾石墨烯超材料。包括依次设置的吸波层、屏蔽层与除雾层，其中吸波层包括三层的介质层与两层的石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜插空设置在三层介质层之间，所述介质层为玻璃，所述石墨烯薄膜上蚀刻有轴对称的超材料单元结构，所述屏蔽层为金属网栅，所述除雾层包括玻璃基板与ITO薄膜。本发明设计巧妙，结构新颖，具有宽频段、强吸波、高透光率、电磁屏蔽、除雾效果好的特点。

技术领域

本发明涉及舰船观察窗领域，具体涉及一种用于舰船观察窗的吸波屏蔽除雾石墨烯超材料。

背景技术

随着现代军事技术、尤其是高新技术的迅猛发展，机载、舰载、陆军装备等领域用各类电子对抗装备、电磁武器的使用日益广泛。舰船、飞行器、装甲车辆等驾驶室的观察窗口对于电磁波而言是透明的，电磁波可通过前/后门耦合多种途径进入电子设备系统，造成电子设备中敏感系统的干扰。因此，在诸多领域都提出了对电子设备电磁防护的要求，尤其是对于高海拔地区、寒冷季节舰船、飞行器、装甲车辆等，驾驶舱的观察窗口不仅要求电磁屏蔽，同时也必须满足高光学透光率、除雾的要求，以确保实现精密探测和观测。

在透明吸波材料研究的早期，研究人员更多使用金属栅网、氧化铟锡(ITO)以及石墨烯等材料，根据Salisbury屏共振吸收的原理制备得到。为了进一步拓展吸波带宽，通常利用多个Salisbury屏叠加技术，但拓展吸波带宽，是以牺牲可见光透过率为代价的。厚度过大限制了它们在舰船观察窗、显示器等部位的广泛应用。因此，研制一种超材料结构的宽频段、强吸波、高透光率、屏蔽、除雾特点的吸波材料已成为当前的紧迫课题。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种用于舰船观察窗的吸波屏蔽除雾石墨烯超材料，通过对舰船观察窗结构的重新设计，很好地了满足了窗口结构电磁屏蔽、透光率以及除雾等性能的要求，本发明采用的技术方案如下：

一种用于舰船观察窗的吸波屏蔽除雾石墨烯超材料，包括依次设置的吸波层、屏蔽层与除雾层，其中吸波层包括三层的介质层与两层的石墨烯薄膜，所述石墨烯薄膜插空设置在三层介质层之间，所述介质层为玻璃，所述石墨烯薄膜上蚀刻有轴对称的超材料单元结构，所述屏蔽层为金属网栅，所述除雾层包括玻璃基板与ITO薄膜。

所述介质层还可选自聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸类塑料、聚氨酯或聚二甲基硅氧烷中的一种。

两层石墨烯薄膜上的超材料单元结构分别为轴对称的双工字型结构和菱形环型超材料结构。

所述金属网栅选自铜网栅、镍网栅、银网栅、碳纳米管网栅或石墨网栅中的一种。

第一层介质层为厚度h₁，介电常数ε₁的玻璃，第一层石墨烯薄膜的方阻为S₁，第二层介质层为厚度h₂，介电常数ε₂的玻璃，第二层石墨烯薄膜的方阻为S₂，第三层介质层为厚度h₃，介电常数ε₃的玻璃，其中ε₁、ε₂、ε₃为4.8，厚度h₁、h₂、h₃分别为0.7mm±0.05mm、1.1mm±0.05mm、1.1mm±0.05mm，损耗角正切值为0.0054，S1和S2分别为100sq.±2sq.。

所述屏蔽层采用网栅目数80目的金属网栅，线宽15μm，线间距300μm的周期网栅结构。

所述ITO薄膜的方阻值为S₃，所述玻璃基板的厚度为h₄,介电常数为ε₄。