本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，更具體地，涉及一種吸波超材料。

背景技術(shù)：

吸波材料指能吸收、衰減入射的電磁波，并將其電磁能轉(zhuǎn)換成熱能耗散掉或使電磁波因干涉而消失的一類材料。吸波技術(shù)包括涂層吸波和結(jié)構(gòu)吸波兩類，涂層吸波是指在結(jié)構(gòu)表面涂敷具有吸波功能的涂料以達到損耗電磁波的目的，結(jié)構(gòu)吸波則是賦予材料吸波和承載雙重性能。

現(xiàn)有的吸波材料利用各個材料自身對電磁波的吸收性能，通過設計不同材料的組分使得混合后的材料具體吸波特性，此類材料設計復雜且不具有大規(guī)模推廣性，而且吸收電磁波的頻帶較窄，不能滿足寬頻吸波要求。

同時，傳統(tǒng)的吸波材料的吸波頻率的可調(diào)性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的吸波材料吸收電磁波的頻帶較窄以及吸波頻率的可調(diào)性較差的問題，本發(fā)明提供了一種吸波超材料。

本發(fā)明提供的吸波超材料包括：金屬板；至少一層蜂窩結(jié)構(gòu)層；以及至少一層電阻結(jié)構(gòu)層，其中，至少一層蜂窩結(jié)構(gòu)層和至少一層電阻結(jié)構(gòu)層交替地疊加在金屬板上，其中，各層蜂窩結(jié)構(gòu)層具有預定的厚度，各層電阻結(jié)構(gòu)層具有預定的電導率。

在上述吸波超材料中，蜂窩結(jié)構(gòu)層和電阻結(jié)構(gòu)層的層數(shù)相同。

在上述吸波超材料中，電阻結(jié)構(gòu)層的厚度為0.020mm～0.030mm。

在上述吸波超材料中，在吸波超材料的金屬板的表面上設置有吸波涂料。

在上述吸波超材料中，吸波涂料包括碳系的吸波材料或磁性的吸波材 料。

在上述吸波超材料中，蜂窩結(jié)構(gòu)層和電阻結(jié)構(gòu)層的表面施加有膠膜。

在上述吸波超材料中，膠膜包括聚酰胺膠膜、聚醚砜樹脂膠膜、環(huán)氧丙烷膠膜、丙烯酸膠膜中的一種或者多種。

在上述吸波超材料中，電阻結(jié)構(gòu)層的面積小于相鄰蜂窩結(jié)構(gòu)層的面積。

在上述吸波超材料中，電阻結(jié)構(gòu)層和蜂窩結(jié)構(gòu)層均呈矩形，且二者的長或?qū)捪嗟取?/p>

在上述吸波超材料中，吸波超材料的吸波頻段范圍為0.8GHz～18GHz。

本發(fā)明所提供的吸波超材料在從來波到金屬板的方向上各層蜂窩結(jié)構(gòu)層具有預定的厚度，并且各層電阻結(jié)構(gòu)層的厚度相同、電導率不同。該吸波超材料的吸波頻率具有可調(diào)性，可以根據(jù)實際情況調(diào)整相應的工作頻率，而且在寬頻范圍內(nèi)具有良好的吸波性能，同時由于其具有蜂窩結(jié)構(gòu)，因此重量非常輕。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的一種吸波超材料的示意圖。

圖2是本發(fā)明中實施例1的吸波超材料的反射率曲線。

圖3是本發(fā)明中實施例2的吸波超材料的反射率曲線。

圖4是本發(fā)明中實施例3的吸波超材料的反射率曲線。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

超材料是一種以導電幾何結(jié)構(gòu)為基本單元并以特定方式進行空間排布的具有特殊電磁響應的新型材料，其對電磁響應的特征往往不取決于其構(gòu)成材料的本征性質(zhì)，而是由其導電幾何結(jié)構(gòu)的特征所決定，并且超材料可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)普通材料無法具備的折射率、磁導率以及吸波極化性能，從而可以有效控制電磁波的傳播特性。超材料是一種具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復合結(jié)構(gòu)材料，通過對導電幾何結(jié)構(gòu)的有序排列，改變了空間中每點的相對介電常數(shù)和磁導率。超材料可以在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)普通材料無法具備的折射率、磁導率以及吸波性能，從而可以有效控制電磁波的傳播特性。

本發(fā)明提供了一種吸波超材料，包括金屬板、至少一層蜂窩結(jié)構(gòu)層以及至少一層電阻結(jié)構(gòu)層，其中，至少一層蜂窩結(jié)構(gòu)層和至少一層電阻結(jié)構(gòu)層交替地疊加在金屬板上，在從來波到金屬板的方向上各層蜂窩結(jié)構(gòu)層具有預定的厚度，并且各層電阻結(jié)構(gòu)層的厚度相同、電導率不同。本發(fā)明通過調(diào)整各材料層的參數(shù)，如蜂窩結(jié)構(gòu)層的厚度和電阻結(jié)構(gòu)層的電阻率等，可以使本發(fā)明提供的吸波超材料根據(jù)實際情況調(diào)整相應的工作頻率，而且在寬頻范圍內(nèi)具有比較好的吸波效果，且總厚度也比較理想。其中，電阻結(jié)構(gòu)層的為0.020mm～0.030mm。在優(yōu)選實施例中，電阻結(jié)構(gòu)層的厚度為0.025mm，電阻結(jié)構(gòu)層的電阻結(jié)構(gòu)為豎條，按方塊周期排布,電阻結(jié)構(gòu)層的面積小于相鄰蜂窩結(jié)構(gòu)層的面積,且電阻結(jié)構(gòu)層和蜂窩結(jié)構(gòu)層均呈矩形，且二者的長或?qū)捪嗟取?/p>

金屬板的厚度為0.015mm至0.020mm，在優(yōu)選實施方式中，金屬板的厚度為0.018mm，且金屬板優(yōu)選為銅板，此外還可以是鐵板或鋁板。

本發(fā)明的吸波超材料中的蜂窩結(jié)構(gòu)層和電阻結(jié)構(gòu)層的層數(shù)相同。蜂窩結(jié)構(gòu)層的厚度在3.2mm至9mm的范圍內(nèi)，電阻結(jié)構(gòu)層的電導率在30S/m至700S/m的范圍。

在優(yōu)選實施例中，吸波超材料包括7層蜂窩結(jié)構(gòu)層和7層厚度均為0.025mm的電阻結(jié)構(gòu)層，從而使得該吸波超材料具有優(yōu)良的吸波性能以及理想的總厚度。在一個優(yōu)選實施例中，7層蜂窩結(jié)構(gòu)層的厚度從外到金屬板依次為：5.6mm、5.5mm、7mm、5.8mm、6mm、4.5mm、7.4mm，7層電阻結(jié)構(gòu)層的電導率從外到金屬板依次為：95S/m、33S/m、54S/m、89S/m、 120S/m、126S/m和296S/m；在另一個優(yōu)選實施例中，7層蜂窩結(jié)構(gòu)層的厚度從外到金屬板依次為：5.6mm、5.5mm、4mm、5.8mm、6mm、6mm、7.4mm，7層電阻結(jié)構(gòu)層的電導率從外到金屬板依次為：95S/m、41S/m、69S/m、89S/m、120S/m、126S/m和370S/m；在又一優(yōu)選實施例中，7層蜂窩結(jié)構(gòu)層的厚度從外到金屬板依次為：5.6mm、5.5mm、4mm、5.8mm、6mm、6mm、7mm，7層電阻結(jié)構(gòu)層的電導率從外到金屬板依次為：95S/m、35S/m、69S/m、89S/m、120S/m、126S/m和694S/m。

本發(fā)明中的各個蜂窩結(jié)構(gòu)層、電阻結(jié)構(gòu)層和金屬板之間可以通過膠膜的形式結(jié)合在一起，膠膜包括聚酰胺膠膜、聚醚砜樹脂膠膜、環(huán)氧丙烷膠膜、丙烯酸膠膜中的一種或者多種。

結(jié)合傳輸線原理，在作為反射板的金屬板上設置有吸波涂料，進一步衰減電磁波，以進一步衰減電磁波，達到更好的吸波性能。吸波涂料包括碳系的吸波材料或磁性的吸波材料。

本發(fā)明利用設計全新的導電幾何結(jié)構(gòu)產(chǎn)生具有超寬頻的吸波效果，通過構(gòu)造模擬電路與阻抗結(jié)合，并設計出相應模型，不但有很好寬頻效果，而且吸收效果非常好。而且本模型結(jié)合了頻率選擇表面結(jié)構(gòu)設計，因此可以根據(jù)實際情況調(diào)整相應工作頻率，即把電路屏(即FSS，電阻層微結(jié)構(gòu))嵌入到基板中，按照控制輸入阻抗的要求安排其余材料層，并調(diào)整電路屏和各層材料參數(shù)。這種結(jié)構(gòu)能在寬頻范圍內(nèi)實現(xiàn)很小的反射，并且總厚度也比較理想。這種吸波材料的優(yōu)點在于其頻率可調(diào)性，可以根據(jù)實際情況調(diào)整相應的工作頻率，因此實用性非常廣。而且本發(fā)明結(jié)合了阻抗匹配原理及LC電路原理，按照控制輸入阻抗的要求安排其余材料層，通過調(diào)節(jié)各層蜂窩結(jié)構(gòu)層的厚度及電阻結(jié)構(gòu)層中的電阻結(jié)構(gòu)以及排列。這種復合結(jié)構(gòu)能在寬頻范圍內(nèi)吸波效果比較理想，在0.8-18GHz都有比較好的吸波效果。

實施例1

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例1的一種吸波超材料的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本發(fā)明的吸波超材料包括7層蜂窩結(jié)構(gòu)層1、7層厚度均為0.025mm的電阻結(jié)構(gòu)層(未示出)以及金屬板2，其中金屬板2為銅板，電阻結(jié)構(gòu)層的面積小于相鄰蜂窩結(jié)構(gòu)層1的面積，電阻結(jié)構(gòu)層和蜂窩結(jié)構(gòu)層1均呈矩形，且二者的長 相等。電阻結(jié)構(gòu)層的電阻結(jié)構(gòu)為豎條，按方塊周期排布。7層蜂窩結(jié)構(gòu)層1和7層電阻結(jié)構(gòu)層依次交替地疊加在銅板上，7層蜂窩結(jié)構(gòu)層的厚度從外到金屬板依次為：5.6mm、5.5mm、7mm、5.8mm、6mm、4.5mm、7.4mm，7層電阻結(jié)構(gòu)層的電導率從外到金屬板依次為：95S/m、33S/m、54S/m、89S/m、120S/m、126S/m和296S/m，銅板的厚度為0.018mm。蜂窩結(jié)構(gòu)層1和電阻結(jié)構(gòu)層的表面施加有聚酰胺膠膜，通過膠膜使各層蜂窩結(jié)構(gòu)層和電阻結(jié)構(gòu)層以及金屬板結(jié)合在一起，此外，在金屬板上設置有碳系的吸波材料，以進一步衰減電磁波，從而提高吸波性能。在本實施例中，所制得的吸波超材料的厚度僅為42mm，其吸波性能如圖2所示，該吸波超材料在0.8-18GHz都有比較好的吸波效果，在低頻下吸波效果非常好，L波段反射率都在-8dB以下，在高頻的吸波效果也非常理想，在X波段的反射率在-20dB以下。

實施例2

本發(fā)明的吸波超材料包括7層蜂窩結(jié)構(gòu)層、7層厚度均為0.030mm的電阻結(jié)構(gòu)層以及金屬板，其中金屬板為鐵板，電阻結(jié)構(gòu)層的面積小于相鄰蜂窩結(jié)構(gòu)層1的面積，電阻結(jié)構(gòu)層和蜂窩結(jié)構(gòu)層均呈矩形，且二者的寬相等。7層蜂窩結(jié)構(gòu)層和7層電阻結(jié)構(gòu)層依次交替地疊加在銅板上，7層蜂窩結(jié)構(gòu)層的厚度從外到金屬板依次為：5.6mm、5.5mm、4mm、5.8mm、6mm、6mm、7.4mm，7層電阻結(jié)構(gòu)層的電導率從外到金屬板依次為：95S/m、41S/m、69S/m、89S/m、120S/m、126S/m和370S/m，鋁板的厚度為0.018mm。蜂窩結(jié)構(gòu)層和電阻結(jié)構(gòu)層的表面施加有聚醚砜樹脂膠膜，通過膠膜使各層蜂窩結(jié)構(gòu)層和電阻結(jié)構(gòu)層以及金屬板結(jié)合在一起。在本實施例中，所制得的吸波超材料的厚度僅為41mm，其吸波性能如圖3所示，該吸波超材料在0.8-18GHz都有比較好的吸波效果，在低頻下吸波效果非常好，L波段反射率都在-8dB以下，在高頻的吸波效果也非常理想，在X波段的反射率在-18dB以下。

實施例3

如圖1所示，本發(fā)明的吸波超材料包括7層蜂窩結(jié)構(gòu)層、7層厚度均為0.020mm的電阻結(jié)構(gòu)層以及金屬板，其中金屬板為鋁板，7層蜂窩結(jié)構(gòu)層和7層電阻結(jié)構(gòu)層依次交替地疊加在鋁板上，電阻結(jié)構(gòu)層的面積小于相鄰蜂窩結(jié)構(gòu)層的面積，電阻結(jié)構(gòu)層和蜂窩結(jié)構(gòu)層均呈矩形，且二者的寬相等。 7層蜂窩結(jié)構(gòu)層的厚度從外到金屬板依次為：5.6mm、5.5mm、4mm、5.8mm、6mm、6mm、7mm，7層電阻結(jié)構(gòu)層的電導率從外到金屬板依次為：95S/m、35S/m、69S/m、89S/m、120S/m、126S/m和694S/m，鋁板的厚度為0.018mm。蜂窩結(jié)構(gòu)層和電阻結(jié)構(gòu)層的表面施加有環(huán)氧丙烷膠膜，通過膠膜使各層蜂窩結(jié)構(gòu)層和電阻結(jié)構(gòu)層以及金屬板結(jié)合在一起。在本實施例中，所制得的吸波超材料的厚度僅為40.5mm，其吸波性能如圖4所示，該吸波超材料在0.8-18GHz都有比較好的吸波效果，在低頻下吸波效果非常好，L波段反射率都在-5dB以下，在高頻的吸波效果也非常理想，在X波段的反射率在-16dB以下。

本發(fā)明所提供的吸波超材料包括金屬板、至少一層蜂窩結(jié)構(gòu)層以及至少一層電阻結(jié)構(gòu)層，其中，至少一層蜂窩結(jié)構(gòu)層和至少一層電阻結(jié)構(gòu)層交替地疊加在金屬板上，在從來波到金屬板的方向上各層蜂窩結(jié)構(gòu)層具有預定的厚度，并且各層電阻結(jié)構(gòu)層的厚度相同、電導率不同。該吸波超材料的吸波頻率具有可調(diào)性，可以根據(jù)實際情況調(diào)整相應的工作頻率，在寬頻范圍內(nèi)具有良好的吸波性能，同時由于其具有蜂窩結(jié)構(gòu)，因此重量非常輕。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。