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(duì)環(huán)境的影響日益增大。在機(jī)場(chǎng)，飛機(jī)航班因電磁波干擾無法起飛而誤點(diǎn)；在醫(yī)院，移動(dòng)電話常會(huì)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(jī)制將入射電磁波轉(zhuǎn)化成熱能或者是其它能量形式而達(dá)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、吸收劑復(fù)合而成，吸波的能力主要與吸收劑種類有關(guān)。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n = ·^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(jì)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(jì)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(gè)材料片層，每個(gè)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(gè)基板單元，每個(gè)基板單元的上表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)；在所述第一基板的相同基板單元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為大小相同的至少一個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)，第一基板的基板單元中至少有兩個(gè)基板單元上附著的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)的尺寸不同；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)為開口環(huán)形結(jié)構(gòu)且開口環(huán)的兩端分別向內(nèi)旋繞形成兩個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)，所述螺旋結(jié)構(gòu)互不相交；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(bǔ)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一基板的基板單元的上表面附著有多個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)，且多個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述基板單元的中心點(diǎn)對(duì)稱分布；第一基板的各基板單元上附著的金屬微結(jié)構(gòu)沿第一基板的一邊到相對(duì)的另一邊尺寸逐漸增大。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述第一基板的基板單元的上表面上附著有五個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)的中心與基板單元的中心重合，其余四個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)均勻分布在位于中心的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)的四周。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(shí)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(shí)施方式中，在所述第二基板的相鄰的基板單元上的金屬微結(jié)構(gòu)的開口環(huán)的開口方向相互垂直。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述開口環(huán)為矩形開口環(huán)，所述開口環(huán)的兩端向內(nèi)旋繞形成彎折角為直角的螺旋結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述開口環(huán)為圓形開口環(huán)，所述開口環(huán)的兩端向內(nèi)旋繞呈圓形螺旋結(jié)構(gòu)；或者所述開口環(huán)為橢圓形開口環(huán)，所述開口環(huán)的兩端向內(nèi)旋繞呈橢圓形螺旋結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述人造微結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電材料制成；所述基板為陶瓷材料、FR4(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(shí)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；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(shí)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(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖I是實(shí)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(shí)施例方式本實(shí)施例提供一種吸波材料，如圖I所示，包括一個(gè)人工電磁材料片層，當(dāng)然也可以包括多個(gè)人工電磁材料片層，當(dāng)具有多個(gè)人工電磁材料片層時(shí)，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(jī)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)，相鄰基板通過粘結(jié)劑粘合為一體，當(dāng)然也可以通過機(jī)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(gè)基板單元，每個(gè)基板單元的上表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)，如圖I所示分別為4、5和6。第三基板3下表面的金屬片7等效為吸波材料實(shí)際應(yīng)用時(shí)所附著的金屬表面，例如吸波材料附著的飛機(jī)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9個(gè)基板單元，每個(gè)基板單元的上表面附著五個(gè)大小相同的空心圓形金屬環(huán)，當(dāng)然金屬環(huán)的數(shù)量不限于五個(gè)，也可以為其他不同的數(shù)量，同時(shí)空心環(huán)不限于空心圓形環(huán)，也可以為空心多邊形環(huán)。圖2中的五個(gè)空心圓形金屬環(huán)，其中一個(gè)空心圓形金屬環(huán)的中心與基板單元的中心重合，其余四個(gè)空心圓形金屬環(huán)均勻分布在位于中心的空心圓形金屬環(huán)的四周。第一基板I自左向右各基板單元上的空心圓形金屬環(huán)的半徑由小到大逐漸增大。由于相鄰金屬微結(jié)構(gòu)尺寸的改變使得第一基板上的折射率自左向右逐漸增大，可以實(shí)現(xiàn)電磁波的偏轉(zhuǎn)，有利于減少電磁波的反射。圖3所示的第二基板2上包括四個(gè)基板 單元，每個(gè)基板單元上附著一個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，該微結(jié)構(gòu)為矩形開口環(huán)，且矩形開口環(huán)的兩端向內(nèi)旋繞形成彎折角為直角的螺旋結(jié)構(gòu)；相鄰基板單元上的微結(jié)構(gòu)的開口環(huán)的開口方向相互垂直；當(dāng)然開口環(huán)也可以為圓形開口環(huán)，開口環(huán)的兩端向內(nèi)旋繞呈圓形螺旋結(jié)構(gòu)；開口環(huán)也可以為橢圓形開口環(huán)，開口環(huán)的兩端向內(nèi)旋繞呈橢圓形螺旋結(jié)構(gòu)。如圖4所示的第三基板3上附著的金屬微結(jié)構(gòu)形狀與第二基板2上附著的金屬微結(jié)構(gòu)形狀互補(bǔ)，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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)應(yīng)的基板上，基板的材質(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，
5.6GHz^l5. 2GHz頻段內(nèi)，S11小于_5dB ;該吸波材料在上述頻段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(jìn)一步調(diào)整吸波材料的吸波頻段，使其滿足特定頻段對(duì)吸波特性的需求。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)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(hù)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，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種吸波材料，其特征在于包括至少一個(gè)材料片層，每個(gè)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(gè)基板單元，每個(gè)基板單元的上表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)；在所述第一基板的相同基板單元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為大小相同的至少一個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)，第一基板的基板單元中至少有兩個(gè)基板單元上附著的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)的尺寸不同；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)為開口環(huán)形結(jié)構(gòu)且開口環(huán)的兩端分別向內(nèi)旋繞形成兩個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)，所述螺旋結(jié)構(gòu)互不相交；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(bǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的吸波材料，其特征在于，所述第一基板的基板單元的上表面附著有多個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)，且多個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)相對(duì)于所述基板單元的中心點(diǎn)對(duì)稱分布；第一基板的各基板單元上附著的金屬微結(jié)構(gòu)沿第一基板的一邊到相對(duì)的另一邊尺寸逐漸增大。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸波材料，其特征在于，所述第一基板的基板單元的上表面上附著有五個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)的中心與基板單元的中心重合，其余四個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)均勻分布在位于中心的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)的四周。
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所述的吸波材料，其特征在于，在所述第二基板的相鄰的基板單元上的金屬微結(jié)構(gòu)的開口環(huán)的開口方向相互垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸波材料，其特征在于，所述開口環(huán)為矩形開口環(huán)，所述開口環(huán)的兩端向內(nèi)旋繞形成彎折角為直角的螺旋結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的吸波材料，其特征在于，所述開口環(huán)為圓形開口環(huán)，所述開口環(huán)的兩端向內(nèi)旋繞呈圓形螺旋結(jié)構(gòu)；或者所述開口環(huán)為橢圓形開口環(huán)，所述開口環(huán)的兩端向內(nèi)旋繞呈橢圓形螺旋結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8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；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8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；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(gè)材料片層，每個(gè)所述材料片層包括三層基板，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(gè)基板單元，其表面附著有金屬微結(jié)構(gòu)；在第一基板的相同基板單元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為大小相同的至少一個(gè)空心環(huán)形結(jié)構(gòu)，第一基板的基板單元中至少有兩個(gè)基板單元上附著的空心環(huán)形結(jié)構(gòu)的尺寸不同；第二基板的基板單元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)為開口環(huán)形結(jié)構(gòu)開口環(huán)兩端分別向內(nèi)旋繞成兩個(gè)互不相交螺旋結(jié)構(gòu)；在第三基板的基板單元的上表面附著的金屬微結(jié)構(gòu)與第二基板的基板單元上附著的金屬微結(jié)構(gòu)互補(bǔ)。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(hào)H05K9/00GK102843900SQ20121027541
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)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, 季春霖, 寇超鋒, 葉金財(cái) 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司