CN102781206A - 一种吸波超材料 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种吸波超材料，包括第一基板和设置在第一基板上的人造微结构，该吸波超材料还包括第二基板，其中第二基板位于第一基板的设置有人造微结构的一侧；本发明的吸波超材料，由于基板的增加，使得通过该吸波超材料的电磁波损耗得到很大的提升，从而增强了该吸波超材料的吸波特性。

Description

一种吸波超材料
【技术领域】
本发明涉及吸波材料领域，特别是涉及一种具有较强吸波性能的吸波超材料。
【背景技术】
超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料；通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。
超材料由介质基板和设置在基板上的多个金属微结构组成，可以提供各种普通材料具有和不具有的材料特性。单个金属微结构大小一般小于1/10个波长，其对外加电场和/或磁场具有电响应和/或磁响应，从而具有表现出等效介电常数和/或等效磁导率。金属微结构的等效介电常数和等效磁导率由其拓扑结构和几何尺寸参数决定，可人为设计和控制。并且，金属微结构可以具有人为设计的各向异性的电磁参数。
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场，飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院，移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料——吸波材料，已成为材料科学的一大课题。
吸波材料是能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料，根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，通过引导电磁波，利用在谐振处损耗比较大，使得进入吸波材料内的电磁波能迅速地大量衰减，再通过耦合把电磁波的能量转变成热能，这就是材料的吸波原理。
现有的吸波超材料由人造微结构和基板材料组成，通过改变人造微结构的介电常数和磁导率得到的吸波材料，对特定频率的电磁波相对于普通吸波材料来说，吸收效果已经有了较大的进步，但是在某些需要更好的吸波效果的特定场景下时，现有的吸波超材料就很难达到要求，所以需要一种吸波效果更好的材料。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有更好的吸波效果的吸波超材料。
一种吸波超材料，包括第一基板和设置在第一基板上的人造微结构，其特征在于，该吸波超材料还包括第二基板，其中第二基板位于第一基板的设置有人造微结构的一侧。
一种吸波超材料，包括第一基板和设置在第一基板上的人造微结构，其特征在于，该人造微结构分别设置在第一基板的前侧和后侧，第一基板的前侧还设置有第二基板，第一基板的后侧还设置有第三基板。
通过使用本发明的吸波超材料，由于介质层，即基板的增加，使得通过该吸波超材料的电磁波损耗得到很大的提升，从而增强了该吸波超材料的吸波特性。
【附图说明】
图1是本发明第一实施例中吸波超材料的结构示意图；
图2是本发明第一实施例中吸波超材料的第一基板的示意图；
图3是本发明第二实施例中吸波超材料的结构示意图；
图4是本发明第二实施例中吸波超材料的第一基板的前侧一面的结构示意图；
图5是本发明第二实施例中吸波超材料的第一基板的后侧一面的结构示意图；
图6是本发明实施例中多付吸波超材料叠加的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
请参阅图1、图2，本发明实施例中吸波超材料的第一实施例包括：
如图1所示，吸波超材料包括第一基板11和附着在第一基板11上的人造微结构12，该吸波超材料还包括第二基板13，其中第二基板13位于第一基板11的设置有人造微结构12的一侧，如图2所示，第一基板11上设置有多个人造微结构12，其中，人造微结构12可以是雪花型的，也可以是其他合适的形状，此处不做限制；人造微结构12在空间中形成阵列。
其中第一基板11中电磁波入射的面上附着有多个人造微结构12，另一面镀上金属铜，以增加吸波效果，也可以镀其他金属，此处不做限制。
其中，第一基板11与第二基板13可以为相同材料，也可以是不同的材料；第一基板11、第二基板13可以由陶瓷材料、环氧树脂、聚四氟乙烯、环氧玻璃布层压板材料、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、FR-4、F4B、铁电材料、铁磁材料或者半导体制成，或者也可以由其他材料制成，此处不做限制。
第一基板11上的人造微结构12为具有特定形状的附着在片状第一基板11上的金属线，具体实施时优选采用90度旋转对称的“雪花”形状的人造微结构12；金属线可以是银线、铜线、金线等金属线，也可以是合金线，此处不做限制。
通过使用本发明的吸波超材料，由于基板的增加，使得通过该吸波超材料的电磁波损耗得到很大的提升，从而增强了该吸波超材料的吸波特性。在本实施例中，通过在第一基板11上设置有人造微结构12的一侧增设第二基板13，使得通过该吸波超材料的电磁波损耗得到很大的提升，从而增强了该吸波超材料的吸波特性，从而获得比现有吸波超材料更好的吸波效果。
请参阅图3、图4及图5，本发明实施例中吸波超材料的第二实施例包括：
如图3所示，吸波超材料包括第一基板31，设置在第一基板31前侧一面的第二基板32以及设置在第一基板31后侧一面的第三基板33；如图4所示，第一基板31的前侧一面设置有第一人造微结构311，其中该第一人造微结构311为ELC结构，具体形状这里不做限制；如图5所示，第一基板31的后侧一面设置有第二人造微结构312，其中该第二人造微结构312为分裂环谐振(SRR，Split Ring Resonator)结构；第一人造微结构311和第二人造微结构312在空间中阵列排布。
本实施例中第一人造微结构311的ELC结构和第二人造微结构312的SRR结构只是一种较优的实施方式，也可以采用其他对电场和磁场有响应的形状，都在本发明保护范围内，此处不做限制。
通过使用本发明的吸波超材料，由于基板的增加，如图3所示，使得从侧面通过该吸波超材料的电磁波损耗得到很大的提升，从而增强了该吸波超材料的吸波特性。
其中，第一基板31与第二基板32及第三基板33可以为相同材料，也可以由陶瓷材料、环氧树脂、聚四氟乙烯、环氧玻璃布层压板材料、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、FR-4、F4B、铁电材料、铁磁材料或者半导体制成，或者也可以由其他材料制成，此处不做限制。
附着在片状的第一基板31上的第一人造微结构311和第二人造微结构312为具有特定形状的金属线，并且第一人造微结构311和第二人造微结构312分别对电场和磁场具有响应；金属线可以是银线、铜线、金线等金属线，也可以是合金线，此处不做限制。
在具体应用的时候，如图3箭头所示，电磁波从超材料的侧面通过时，电磁波损耗得到很大的提升。如图6所示，通过将多付超材料叠加在一起，形成一个比较宽的面，使得电磁波从该面通过时，电磁波损耗得到很大提升，从而能获得比现有吸波超材料更好的吸波效果。
在本实施例中，通过增加第一基板31前后两面的介质层，即第二基板32和第三基板33，使得从侧面通过该吸波超材料的电磁波损耗得到很大的提升，从而增强了该吸波超材料的吸波特性，从而获得比现有吸波超材料更好的吸波效果。
本实施列的吸波超材料还有无限多种，具体实施时可设置多层介质基板，并在相邻两基板间设置人造微结构12，以增强该吸波超材料的吸波特性，介质基板的层数这里不做限制。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种吸波超材料，包括第一基板和设置在第一基板上的人造微结构，其特征在于，所述吸波超材料还包括第二基板，所述第二基板位于所述第一基板的设置有人造微结构的一侧。
2.根据权利要求1所述的吸波超材料，其特征在于，所述第一基板中电磁波射入的面上附着有多个人造微结构，另一面镀有金属。
3.根据权利要求1所述的吸波超材料，其特征在于，所述人造微结构为90度旋转对称结构。
4.根据权利要求1所述的吸波超材料，其特征在于，所述第一基板或第二基板由陶瓷材料、环氧树脂、聚四氟乙烯、环氧玻璃布层压板材料、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、FR-4、F4B、铁电材料、铁磁材料或者半导体制成。
5.根据权利要求1所述的吸波超材料，其特征在于，所述人造微结构为具有特定形状的附着在所述第一基板上的金属线，所述金属线为铜线或银线。
6.根据权利要求5所述的吸波超材料，其特征在于，所述金属线通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在所述第一基板上。
7.一种吸波超材料，包括第一基板和设置在第一基板上的人造微结构，其特征在于，所述人造微结构分别设置在所述第一基板的前侧和后侧，第一基板的前侧还设置有第二基板，第一基板的后侧还设置有第三基板。
8.根据权利要求7所述的吸波超材料，其特征在于，所述第一基板的前侧和后侧分别设置有对电场具有响应的人造微结构和对磁场具有响应的人造微结构。
9.根据权利要求7所述的吸波超材料，其特征在于，所述第一基板、第二基板或第三基板由陶瓷材料、环氧树脂、聚四氟乙烯、环氧玻璃布层压板材料、四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物、FR-4、F4B、铁电材料、铁磁材料或者半导体制成。
10.根据权利要求7所述的吸波超材料，其特征在于，所述人造微结构为由至少一根金属线组成的平面结构或立体结构，所述金属线为铜线或银线。
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