[发明专利]一种宽频带吸波超材料柔性片材及制备方法

说明书

本发明提供了一种宽频带吸波超材料柔性片材及其制备方法，所述宽频带吸波超材料柔性片材包括：反射层；柔性介质层，位于所述反射层的上方；所述柔性介质层具有周期性排布的空腔结构，所述空腔结构内填充吸波介质形成谐振单元。本发明所述的宽频带吸波超材料柔性片材在2～18GHz范围具有优异的宽频带吸波性能，具有薄层、柔性、宽频带高吸波性能，制作工艺简单，使用方便，可贴敷到设备外表面，有效减少设备电磁辐射，实现设备之间电磁兼容或者降低其雷达散射截面积。

技术领域

本发明涉及特种功能材料技术领域，具体而言，涉及一种宽频带吸波超材料柔性片材及制备方法。

背景技术

超材料是近年来国内外大力发展的一种新型人工材料，通过人工设计以实现自然界不具备的超常的物理特性，也为吸波材料研发提供了新思路。电磁吸波超材料是一种能对电磁波吸收的人工电磁材料，其由周期性排布结构单元组成；自2008年N.I.Landy首次研制成功后，电磁吸波超材料得到广泛研究和极大发展。

韩国专利KR20180095423公开了一种对光/电磁波具有宽带吸收特性的超材料完美吸收体，为三层结构：底层为基底，是反射层，中层为一个绝缘层，绝缘层上方是周期性排布的两种纳米结构，一种是彼此电连接的纳米结构，第二种是彼此隔开、电绝缘的纳米结构；两种纳米结构包含相同的材料。

2018年Li等人采用导电碳黑和聚乙烯混合物作为涂料，通过调节导电碳黑洞含量及涂层厚度控制方块电阻，设计了一种多层周期性方块结构，可以在2.35-18GHz范围内获得宽带吸波性能。2019年深圳光启公布一项国际专利WO2019/127935A1提到了一种三维立体超材料吸波体，该吸波体包括三层结构，底层为反射层，中层为吸波层，顶部为多个超材料单元阵列层，每个超材料单元阵列层划分为多个相同的超材料单元，该材料具有优异的宽频带吸波效果，同时还实现了良好的宽角度吸收效果。

另外Luo等人设计了涂有炭黑的两层蜂窝夹心结构。Choi等人报道了一种涂覆损耗材料的六边形蜂窝结构横向的微波吸收特性，只是六边形蜂窝结构厚度偏大；Zhou等人设计并制造了具有渐变涂层厚度的蜂窝状吸波复合材料，该复合材料厚度12mm，反射率-10dB带宽从6.6GHz至18GHz。保石等人研制的基于金属树枝结构单元的超材料吸波体，利用树枝结构单元各向同性特点，设计六边形密集排布金属树枝阵列，并采用夹层结构，所设计的结构-10dB的带宽从9.79GHz到11.72GHz。

虽然上述吸波材料均有良好吸收性能，但也存在样品厚、质量重等不足，限制了其在军事和电子电气设备行业的应用。

发明内容

本发明解决的问题是现有的吸波贴片的制备工艺复杂，机械性能差导致无法弯曲等不足。

为解决上述问题，本发明提供一种宽频带吸波超材料柔性片材，利用碳系复合材料的高介电损耗特性和中频散特性，将其嵌入到低损耗柔性介质层，设计出一种碳系材料复合物呈六边形排布的宽频吸波超材料柔性片材，实现了2-18GHz范围内较宽频带的吸波效果，制作工艺简单，使用方便，可贴敷于被测物体，有效降低目标物体雷达波特征信号。

本发明提供了一种宽频带吸波超材料柔性片材，包括：反射层；柔性介质层，位于所述反射层的上方；所述柔性介质层具有多个周期性排布的空腔结构，所述空腔结构内填充吸波介质以形成谐振单元。

优选的，所述吸波介质由石墨烯或碳纳米管与胶粘剂混合制备而成。所述石墨烯或者碳纳米管在微波波段具有高介电损耗和频散特性。所述石墨烯或碳纳米管成粉末状，粒径D₉₀＜50μm。

优选的，所述吸波介质中石墨烯或碳纳米管的比例为10-20％。

优选的，所述胶粘剂为具有低介电常数的高分子聚合物，包括环氧树脂体系、聚氨酯树脂体系或者氟碳树脂体系。

优选的，所述空腔结构为圆柱状且呈正六边形方式排布在所述柔性介质层。优选的，所述空腔结构嵌在所述柔性介质层远离所述反射层一侧。