專利名稱：一種吸波材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型人工電磁材料，更具體地說，涉及一種在具有較好吸波性能的吸波材料。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對 環(huán)境的影響日益增大。在機場，飛機航班因電磁波干擾無法起飛而誤點；在醫(yī)院，移動電話常會干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。吸波材料是指能夠有效吸收入射到它表面的電磁波能量的一類材料，它通過材料的各種不同的損耗機制將入射電磁波轉(zhuǎn)化成熱能或者是其它能量形式而達到吸波的目的。吸波材料有結(jié)構(gòu)型和涂覆型，前者主要是尖劈形、泡沫形、平板形等，后者由粘結(jié)劑、吸收劑見合而成。人工電磁材料，是一種能夠?qū)﹄姶挪óa(chǎn)生響應(yīng)的新型人工合成材料，由基板和附著在基板上的人造微結(jié)構(gòu)組成。由于人造微結(jié)構(gòu)通常是由導(dǎo)電材料排布成的具有一定幾何圖案的結(jié)構(gòu)，因此能夠?qū)﹄姶挪óa(chǎn)生響應(yīng)，從而使超材料整體體現(xiàn)出不同于基板的電磁特性，例如介電常數(shù)ε和磁導(dǎo)率μ不同，根據(jù)折射率公式η = #可知，折射率η也不同。人工電磁材料成為吸波材料研究的新方向。通過設(shè)計特殊的人造微結(jié)構(gòu)，可以得到能夠?qū)掝l吸波的材料，而且改變?nèi)嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)的尺寸和形狀，就能改變其吸波頻段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，設(shè)計一種吸波材料，該吸波材料是具有較好吸波性能的人工電磁材料。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是構(gòu)造一種吸波材料，包括至少一個材料片層，每個所述材料片層包括三層基板，所述基板由上而下分別為第一基板、第二基板和第三基板，每層基板包括至少一個基板單元，每個基板單元的上表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)；在所述第一基板的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為線寬不完全相同的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)；在所述第二基板的基板單元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為至少兩個共中心點且大小不同的空心環(huán)或者帶開口的空心環(huán)；在所述第三基板的基板單元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)與所述第二基板的基板單元上附著的金屬微結(jié)構(gòu)互補。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述第一基板的上表面附著有多個空心環(huán)形結(jié)構(gòu)，且多個空心環(huán)形結(jié)構(gòu)相對于所述基板的中心點對稱分布。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述第一基板上的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)的外圈尺寸相同。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述空心環(huán)形結(jié)構(gòu)為圓形環(huán)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述空心環(huán)形結(jié)構(gòu)為多邊形環(huán)。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述帶開口的空心環(huán)上設(shè)置的開口相對于空心環(huán)的中心點對稱分布。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電材料制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)由銀、銅、ITO (Indium Tin Oxide,銦錫氧化物)、石墨或者碳納米管制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板為陶瓷材料、FR_4(玻璃纖維環(huán)氧樹脂)、F4B (聚四氟乙烯玻璃布)、樹脂基復(fù)合材料、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料或者環(huán)氧玻璃布層壓板。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人 造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻附著于所述基板上。實施本發(fā)明，具有以下有益效果具有上述結(jié)構(gòu)的吸波材料具有較好的吸波特性。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖I是實施例中的吸波材料的前視圖；圖2是圖I中第一基板的上表面附著人造微結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是圖I中第二基板的上表面附著人造微結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是圖I中第三基板的上表面附著人造微結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5是圖I中的吸波材料其S11特性仿真示意圖。
具體實施例方式本實施例提供一種吸波材料，如圖I所示，包括一個人工電磁材料片層，當(dāng)然也可以包括多個人工電磁材料片層，當(dāng)具有多個人工電磁材料片層時，相鄰人工電磁材料片層沿垂直于其上下表面的方向可以通過機械連接、焊接或者在相鄰的人工電磁材料片層之間填充可連接二者的物質(zhì)將兩者粘合等方式組裝成一體。圖I中所示的人工電磁材料片層包括三層基板，三層基板自上而下分別為第一基板I、第二基板2和第三基板3，每層基板上附著有人造微結(jié)構(gòu)，如圖I中4、5和6所示，相鄰基板通過粘結(jié)劑粘合為一體，當(dāng)然也可以通過機械連接或者焊接等方式組裝成一體。每層基板被虛擬地劃分為至少一個基板單元，每個基板單元的上表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)。第三基板3下表面的金屬片7等效為吸波材料實際應(yīng)用時所附著的金屬表面，例如吸波材料附著的飛機外殼表面、導(dǎo)彈外殼表面等；當(dāng)然如果吸波材料應(yīng)用的裝置表面為非金屬外殼表面，則可直接在吸波材料第三基板3下表面附著一層金屬層即可。如圖2所示，第一基板I被虛擬地劃分為49個基板單元，每個基板單元的上表面附著一個空心圓形金屬環(huán)，空心圓形金屬環(huán)相對于第一基板I的中心對稱分布，空心圓形金屬環(huán)的線寬不完全相同，空心圓形金屬環(huán)的線寬由中心向四周逐漸增加；其中，金屬環(huán)的數(shù)量不限于49個，也可以為其他不同的數(shù)量，同時空心環(huán)不限于空心圓形環(huán)，也可以為空心多邊形環(huán)，線寬的變化規(guī)律也可以是由中心向四周逐漸減小。圖2中的空心圓形金屬環(huán)的外圈尺寸相同，線寬不同的空心圓形金屬環(huán)其內(nèi)圈尺寸不同。圖3所示的第二基板2上包括一個基板單元，該基板單元上附著一個人造微結(jié)構(gòu)5,該人造微結(jié)構(gòu)包括四個共圓心的空心圓形環(huán),其中位于內(nèi)圈的兩個空心圓形環(huán)為封閉環(huán)，位于外圈的兩個空心圓形環(huán)為各包含四個開口的開口環(huán)，四個開口均勻分布在空心環(huán)上。當(dāng)然人造微結(jié)構(gòu)5對應(yīng)的空心環(huán)不限于空心圓形環(huán)，也可以為空心多邊形環(huán)；開口環(huán)上的開口數(shù)量不限于四個；空心環(huán)與帶開口的空心環(huán)可以依次交錯分布也可以多個空心環(huán)與多個開口環(huán)嵌套分布。如圖4所示的第三基板3上附著的金屬微結(jié)構(gòu)形狀6與第二基板2上附著的金屬微結(jié)構(gòu)形狀5互補，即第二基板2的上表面附著金屬微結(jié)構(gòu)的地方在第三基板3的上表面對應(yīng)的位置上不附著金屬微結(jié)構(gòu)、第二基板2的上表面沒有附著金屬微結(jié)構(gòu)的地方在第三基板3的上表面對應(yīng)的地方附上金屬微結(jié)構(gòu)。金屬微結(jié)構(gòu)由銅線制成，當(dāng)然也可以為其他的導(dǎo)電材料比如銀、ΙΤ0、石墨或者碳納米管等。人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻的方式附著在對應(yīng)的基板上，當(dāng)然也可以采用電鍍、鉆刻、光刻、離子刻等方式附著在對應(yīng)的基板上?；宓牟馁|(zhì)選用環(huán)氧玻璃布層壓板，當(dāng)然也可以為陶瓷材料、FR_4、F4B、樹脂基復(fù) 合材料、鐵電材料、鐵氧材料或者鐵磁材料等。圖5為具有上述結(jié)構(gòu)的吸波材料其S11特性仿真示意圖，由圖5可知，
2.166GHz 8. 445GHz頻段內(nèi)，S11較?。挥捎谠诘谌?的下表面附著銅片7，所以S21—般在-IOOdB以下，由于S11和S21的值在2. 166GHz^8. 445GHz頻段內(nèi)都比較小，所以該吸波材料在上述頻段內(nèi)具有較好的吸波性能。通過改變介質(zhì)基板中基板的層數(shù)、人造微結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸可以進一步調(diào)整吸波材料的吸波頻段，使其滿足特定頻段對吸波特性的需求。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下還可做出很多變形，比如各基板的基板單元大小可以相同也可以不同，第一基板上的人造微結(jié)構(gòu)既可以如圖2所示以矩形陣列排布，也可以以圓形或者其他形式陣列排布，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種吸波材料，其特征在于包括至少ー個材料片層，每個所述材料片層包括三層基板，所述基板由上而下分別為第一基板、第二基板和第三基板，每層基板包括至少ー個基板単元，每個基板単元的上表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)；在所述第一基板的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為線寬不完全相同的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)；在所述第二基板的基板単元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為至少兩個共中心點且大小不同的空心環(huán)或者帶開ロ的空心環(huán)；在所述第三基板的基板単元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)與所述第二基板的基板単元上附著的金屬微結(jié)構(gòu)互補。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸波材料，其特征在于，所述第一基板的上表面附著有多個空心環(huán)形結(jié)構(gòu)，且多個空心環(huán)形結(jié)構(gòu)相對于所述基板的中心點對稱分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸波材料，其特征在于，所述第一基板上的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)的外圈尺寸相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸波材料，其特征在于，所述空心環(huán)形結(jié)構(gòu)為圓形環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸波材料，其特征在于，所述空心環(huán)形結(jié)構(gòu)為多邊形環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的吸波材料，其特征在于，所述帶開ロ的空心環(huán)上設(shè)置的開ロ相對于空心環(huán)的中心點對稱分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的吸波材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電材料制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的吸波材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)由銀、銅、ITO、石墨或者碳納米管制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的吸波材料，其特征在于，所述基板為陶瓷材料、FR-4、F4B、樹脂基復(fù)合材料、鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料或者環(huán)氧玻璃布層壓板。
10.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一所述的吸波材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻附著于所述基板上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸波材料，包括至少一個材料片層，每個所述材料片層包括三層基板，所述基板由上而下分別為第一基板、第二基板和第三基板，每層基板包括至少一個基板單元，每個基板單元的上表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)；在所述第一基板的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為線寬不完全相同的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)；在所述第二基板的基板單元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為至少兩個共中心點且大小不同的空心環(huán)或者帶開口的空心環(huán)；在所述第三基板的基板單元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)與所述第二基板的基板單元上附著的金屬微結(jié)構(gòu)互補。具有上述結(jié)構(gòu)的吸波材料具有較好的吸波性能。
文檔編號H05K9/00GK102821588SQ20121027541
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者劉若鵬, 趙治亞, 寇超鋒, 何嘉威 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司