CN102709708A - 具有周期结构的电磁吸波材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有周期结构的电磁吸波材料，包括磁性吸波材料网格和介电材料制成的介质块，磁性吸波材料网格上网孔为通孔，介质块按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料网格的通孔中。该电磁吸波材料的制备方法包括以下步骤：选取磁性吸波原材料，在其上开设周期性排布的嵌孔，得到磁性吸波材料网格；然后选取相对介电常数在拟要求范围内的介电材料，将介电材料剪裁成与嵌孔形状和尺寸对应的介质块；将制得的介质块逐个镶嵌到磁性吸波材料网格开设的嵌孔中，并通过胶黏剂连接成一整体，得到电磁吸波材料。本发明可在不增加厚度的前提下有效扩展吸波材料的工作带宽，同时可显著降低磁性吸波材料体积密度。

Description

具有周期结构的电磁吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明属于电磁吸波材料领域，具体涉及一种具有周期结构的电磁吸波材料及其制备方法。
背景技术
电磁吸波材料的研制和应用技术源于第二次世界大战期间，到目前已得到了广泛地应用。如今，随着电子科学技术的发展，电磁吸波材料的应用范围远远超出了军事领域，在信息传播、电磁兼容、微波辐射防护等民用方面的应用也日趋广泛。在种类众多的电磁波吸波材料中，由于具有优异的吸波性能，磁性吸波材料是目前应用最广泛的一种。然而，目前的磁性吸波材料均采用传统的Dallenbach结构或者多层结构使用，其体积密度较大，且吸波带宽也十分有限，难以满足应用需求。为此，设计一种可有效解决现有磁性吸波材料吸收带宽窄、密度大等问题的新型吸波材料，将具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种在不增加厚度的前提下可有效扩展吸波材料的工作带宽，同时可显著降低磁性吸波材料体积密度的具有周期结构的电磁吸波材料，还相应提供一种该电磁吸波材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，提供一种具有周期结构的电磁吸波材料，包括磁性吸波材料网格和介电材料制成的介质块，磁性吸波材料网格上网孔为通孔，所述介质块按照一定周期性嵌布在所述磁性吸波材料网格的通孔中。
上述的电磁吸波材料中，所述按照一定周期嵌布特别优选是指按矩阵式排列嵌布形成矩形阵列。
上述的电磁吸波材料中，所述介质块优选为圆柱状的介质块，该介质块的底面直径优选为8mm～11.5mm（特别优选为10mm），相邻两介质块的圆心间距为12mm～13mm（特别优选为12.5mm）。
上述的电磁吸波材料中，所述介质块的相对介电常数优选为1～4（特别优选为3）。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的电磁吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制作磁性吸波材料网格：选取磁性吸波原材料，根据其微波介电常数和微波磁导率，在其上开设所述周期性排布的嵌孔，并将嵌孔设置成要求的形状和尺寸，得到所述磁性吸波材料网格；
（2）制作介质块：选取相对介电常数在拟要求范围内的介电材料，并根据所述磁性吸波材料网格的微波介电常数和微波磁导率，将介电材料剪裁成与所述嵌孔形状和尺寸对应的介质块； 
（3）成型：将步骤（2）制得的介质块逐个镶嵌到上述磁性吸波材料网格开设的嵌孔中，并通过胶黏剂将所述介质块与所述磁性吸波材料网格连接成一整体，得到具有周期结构的电磁吸波材料。
上述的制备方法中，所选用的磁性吸波原材料和介电材料均可为普通常用的原材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的电磁吸波材料，原料易得，结构简单，工艺成熟，成本较低；
2、本发明的电磁吸波材料，在不增加厚度的情况下，吸波带宽得到显著提高；
3、本发明的电磁吸波材料，磁性相的含量较低，较传统磁性吸波材料具有较低的体积密度；
4、本发明的电磁吸波材料，适用范围广，通过合理调整磁性吸波材料网格的尺寸，本发明的技术方案可适用于不同实践场合下的磁性吸波材料的应用情形。
附图说明
图1为本发明实施例中磁性吸波原材料的介电常数曲线图（其中，ε’为介电常数实部，ε”为介电常数虚部）。
图2为本发明实施例中磁性吸波原材料的磁导率曲线图（其中，μ’为磁导率实部，μ”为磁导率虚部）。
图3为传统单层结构3.5mm厚磁性吸波板的反射率曲线图。
图4为本发明实施例中电磁吸波材料的主视图（局部）。
图5为本发明实施例中电磁吸波材料的侧视图（局部）。
图6为本发明实施例1中电磁吸波材料的实物照片。
图7为本发明实施例1中电磁吸波材料的反射率曲线图。
图例说明：
1、介质块；2、磁性吸波材料网格。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
实施例1：
一种如图4～图6所示的本发明的具有周期结构的电磁吸波材料，包括磁性吸波材料网格2和介电材料制成的介质块1，磁性吸波材料网格2上网孔为通孔，介质块1按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料网格2的通孔中。本实施例中按照一定周期嵌布具体是指按矩阵式排列嵌布形成介质块矩形阵列。
本实施例中，介质块1为圆柱状，其底面直径为10mm，相邻两介质块1的圆心间距为12.5mm。介质块1为环氧树脂材料制作，其相对介电常数约为3，介电损耗可忽略不计。整个电磁吸波材料的厚度为3.5mm。
上述本实施例的电磁吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制作磁性吸波材料网格：选取磁性吸波原材料，根据其微波介电常数和微波磁导率（参见图1和图2），在其上开设上述周期性排布的嵌孔，并将各个嵌孔设置成底面直径为10mm圆柱状通孔，得到磁性吸波材料网格2；
（2）制作介质块：选取相对介电常数为3的环氧树脂材料，将环氧树脂材料剪裁成与上述嵌孔形状和尺寸对应的圆柱状介质块1； 
（3）成型：将步骤（2）制得的介质块1逐个镶嵌到上述磁性吸波材料网格2开设的嵌孔中，并通过胶黏剂将介质块1与磁性吸波材料网格2连接成一整体，得到具有周期结构的电磁吸波材料。
通过上述方法制得的本实施例的电磁吸波材料，在4GHz～18GHz范围内衰减大于10dB的带宽为13.3GHz（参见图7）；而采用传统结构的相同厚度的磁性吸波板，在4GHz～18GHz范围内-10dB的吸收带宽仅为0.1GHz（参见图3）。可见，相对现有传统的对照样，本发明的电磁吸波材料可有效扩展吸波带宽，特别有益于改善高频段的吸波性能。另外，现有磁性吸波材料的密度约为3g/cm3，而本实施例制得的电磁吸波材料的密度为1.9g/cm3，比现有磁性吸波材料的密度减小了约三分之一。
实施例2：
一种如图4～图5所示的本发明的具有周期结构的电磁吸波材料，包括磁性吸波材料网格2和介电材料制成的介质块1，磁性吸波材料网格2上网孔为通孔，介质块1按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料网格2的通孔中。本实施例中按照一定周期嵌布具体是指按矩阵式排列嵌布形成介质块矩形阵列。
本实施例中，介质块1为圆柱状，其底面直径为8mm，相邻两介质块1的圆心间距为12.5mm。介质块1为环氧树脂材料制作，其相对介电常数约为3，介电损耗可忽略不计。整个电磁吸波材料的厚度为3.5mm。
本实施例的电磁吸波材料的制备方法与实施例1类似，仅对相应的工艺参数作适应性调整即可。
通过上述方法制得的本实施例的电磁吸波材料，在4GHz～18GHz范围内衰减大于10dB的带宽为11.2GHz；而采用传统结构的相同厚度的磁性吸波板，在4GHz～18GHz范围内-10dB的吸收带宽仅为0.1GHz（参见图3）。可见，相对现有传统的对照样，本实施例制得的电磁吸波材料在4GHz～18GHz范围内的-10dB带宽得到极大提高，而体积密度仅为对照样的78.6%。
实施例3：
一种如图4～图5所示的本发明的具有周期结构的电磁吸波材料，包括磁性吸波材料网格2和介电材料制成的介质块1，磁性吸波材料网格2上网孔为通孔，介质块1按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料网格2的通孔中。本实施例中按照一定周期嵌布具体是指按矩阵式排列嵌布形成介质块矩形阵列。
本实施例中，介质块1为圆柱状，其底面直径为11.5mm，相邻两介质块1的圆心间距为12.5mm。介质块1为环氧树脂材料制作，其相对介电常数约为3，介电损耗可忽略不计。整个电磁吸波材料的厚度为3.5mm。
本实施例的电磁吸波材料的制备方法与实施例1类似，仅对相应的工艺参数作适应性调整即可。
通过上述方法制得的本实施例的电磁吸波材料，在4GHz～18GHz范围内衰减大于10dB的带宽为12.8GHz。可见，相对现有传统的对照样，本实施例制得的电磁吸波材料在4GHz～18GHz范围内的-10dB带宽得到极大提高，而体积密度仅为对照样的55.7%。
实施例4：
一种如图4～图5所示的本发明的具有周期结构的电磁吸波材料，包括磁性吸波材料网格2和介电材料制成的介质块1，磁性吸波材料网格2上网孔为通孔，介质块1按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料网格2的通孔中。本实施例中按照一定周期嵌布具体是指按矩阵式排列嵌布形成介质块矩形阵列。
本实施例中，介质块1为圆柱状，其底面直径为10mm，相邻两介质块1的圆心间距为12.5mm。介质块1为空气材料制作（或者聚氨酯泡沫材料制作），其相对介电常数约为1。整个电磁吸波材料的厚度为3.5mm。
本实施例的电磁吸波材料的制备方法与实施例1类似，仅对相应的工艺参数作适应性调整即可。
通过上述方法制得的本实施例的电磁吸波材料，在4GHz～18GHz范围内衰减大于10dB的带宽为13GHz。可见，相对现有传统的对照样，本实施例制得的电磁吸波材料在4GHz～18GHz范围内的-10dB带宽得到极大提高，而体积密度仅为对照样的44.5%。
实施例5：
一种如图4～图6所示的本发明的具有周期结构的电磁吸波材料，包括磁性吸波材料网格2和介电材料制成的介质块1，磁性吸波材料网格2上网孔为通孔，介质块1按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料网格2的通孔中。本实施例中按照一定周期嵌布具体是指按矩阵式排列嵌布形成介质块矩形阵列。
本实施例中，介质块1为圆柱状，其底面直径为10mm，相邻两介质块1的圆心间距为12.5mm。介质块1为掺杂的环氧树脂材料制作，其相对介电常数约为4，介电损耗可忽略不计。整个电磁吸波材料的厚度为3.5mm。
本实施例的电磁吸波材料的制备方法与实施例1类似，仅对相应的工艺参数作适应性调整即可。
通过上述方法制得的本实施例的电磁吸波材料，在4GHz～18GHz范围内衰减大于10dB的带宽为11.2GHz。可见，相对现有传统的对照样，本实施例制得的电磁吸波材料在4GHz～18GHz范围内的-10dB带宽得到极大提高，而体积密度仍低于现有磁性吸波板对照样。

Claims (7)

1.一种具有周期结构的电磁吸波材料，包括磁性吸波材料网格和介电材料制成的介质块，其特征在于，磁性吸波材料网格上网孔为通孔，所述介质块按照一定周期性嵌布在所述磁性吸波材料网格的通孔中。
2.根据权利要求1所述的电磁吸波材料，其特征在于，所述按照一定周期嵌布是指按矩阵式排列嵌布形成矩形阵列。
3.根据权利要求2所述的电磁吸波材料，其特征在于，所述介质块为圆柱状的介质块，该介质块的直径为8mm～11.5mm，相邻两介质块的圆心间距为12mm～13mm。
4.根据权利要求3所述的电磁吸波材料，其特征在于，所述介质块的底面直径为10mm，相邻两介质块的圆心间距为12.5mm。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电磁吸波材料，其特征在于，所述介质块的相对介电常数为1～4。
6.根据权利要求5所述的电磁吸波材料，其特征在于，所述介质块的相对介电常数为3。
7.一种如权利要求1～6中任一项所述的电磁吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制作磁性吸波材料网格：选取磁性吸波原材料，根据其微波介电常数和微波磁导率，在其上开设所述周期性排布的嵌孔，并将嵌孔设置成要求的形状和尺寸，得到所述磁性吸波材料网格；
（2）制作介质块：选取相对介电常数在拟要求范围内的介电材料，并根据所述磁性吸波材料网格的微波介电常数和微波磁导率，将介电材料剪裁成与所述嵌孔形状和尺寸对应的介质块； 
（3）成型：将步骤（2）制得的介质块逐个镶嵌到上述磁性吸波材料网格开设的嵌孔中，并通过胶黏剂将所述介质块与所述磁性吸波材料网格连接成一整体，得到具有周期结构的电磁吸波材料。
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