[发明专利]一种超薄柔性保形超材料吸波器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超薄柔性保形超材料吸波器及其制备方法，由若干单元结构周期性阵列组成；所述单元结构由电磁谐振层、介电层、金属接地层组成，电磁谐振层位于介电层之上，介电层位于金属接地层之上，电磁谐振层、介电层、金属接地层的几何中心在竖直方向上重合；所述谐振器由圆环和十字结构组合而成，十字结构设置在圆环内侧，且十字结构的几何中心与圆环圆心重合，各层之间使用光学透明胶粘剂热压成型。所述谐振器主体为薄铜板，在薄铜板上进行镂空处理，获得镂空圆环和镂空十字结构，且镂空圆环和镂空十字结构的几何中心均与薄铜板的几何中心重合。本发明对S波段到X波段的微波在四个特定的频率处具有非常好的吸收性能。

技术领域

本发明涉及电磁微波超材料技术领域，尤其涉及一种超薄柔性保形超材料吸波器，对S波段到X波段的微波在3.25GHz、6.89GHz、9.38GHz和10.60GHz 四个频率处吸收率均高于90％。

背景技术

微波(Microwave)通常是指频率在300MHz(3×10⁸Hz)到300GHz(3×10¹¹Hz)，对应波长在1m到1mm间的交变电流信号。其SHF频段可分为C波段(4～8GHz)、X波段(8～12GHz)、Ku波段(12～18GHz)、K波段(18～26GHz)，是雷达和各类卫星应用最广泛的波段。微波机动性好，工作频宽大，可以传输的信息更多，在通讯、卫星、雷达天线等领域均有广泛应用。电磁微波吸波器由于其对微波段电磁波的高效吸收，在如今的5G通讯、相控阵雷达以及电磁隐身等领域有广阔的应用前景。

超材料是指那些具有天然材料所不具备的超常物理性能的人工复合材料或复合结构，通过人的意志，超材料可以根据应用需求从原子或分子设计出发，经过严格而复杂的人工设计与制备加工制成的一种具有周期性或非周期性人造微结构单元排列的复合型或混杂型材料体系。超材料吸波器是通过谐振型超材料构成，主要是利用超材料中介电材料的电磁损耗，将入射电磁波转化为欧姆热或其它形式能量，实现对电磁波的吸收。由于超材料吸波器可以通过对功能单元的结构设计，实现对特定频段的入射电磁波近乎完美的吸收，其成为了电磁超材料中的热点研究领域。同时由于其超常的物理特性、超薄简单的结构、偏振不敏感以及完美吸收等吸收特性，在天线雷达、电磁隐身、传感技术、热成像、生物探测、光伏电池等领域有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种超薄柔性保形超材料吸波器及其制备方法，超薄柔性保形超材料吸波器对S波段到X波段的微波在四个特定的频率处具有非常好的吸收性能，具有偏振不敏感和支持广角入射的特性，在变化的偏振角和大入射角的工作环境下可以保持良好的吸收；超薄柔性保形的特点使其更容易铺覆在军用飞行器与曲面装备上，对铺覆的环境有更好的适应性；且其简单的顶层谐振结构易于加工和批量生产，在隐身领域有应用前景和市场。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

一种超薄柔性保形超材料吸波器，由若干单元结构周期性阵列组成；所述单元结构由电磁谐振层、介电层、金属接地层组成，电磁谐振层位于介电层之上，介电层位于金属接地层之上，电磁谐振层、介电层、金属接地层的几何中心在竖直方向上重合；所述谐振器由圆环和十字结构组合而成，十字结构设置在圆环内侧，且十字结构的几何中心与圆环圆心重合。

进一步地，所述电磁谐振层、介电层、金属接地层之间依次使用光学透明胶粘剂热压成型。

进一步地，所述电磁谐振层所用材料是金属铜，电导率为5.8×10⁷S/m。

进一步地，所述电磁谐振层的单元周期为26mm，电磁谐振层的层厚为 0.018mm。

进一步地，所述谐振器主体为薄铜板，在薄铜板上进行镂空处理，获得镂空圆环和镂空十字结构，且镂空圆环和镂空十字结构的几何中心均与薄铜板的几何中心重合。

进一步地，所述圆环内径为11mm，圆环宽度为1.8mm；所述十字结构为正十字结构，其单边臂长为13mm，臂宽为2mm。