CN111628297A - 一种基于双层导电膜的宽频透明吸波材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，包括三层透明介质，在两层透明介质板的一侧表面有透明导电膜。通过对导电膜的电阻值及吸波结构的优化设计，使得较宽频带的入射电磁波在吸波体内部被损耗。该结构能够在实现宽带吸收的同时具有良好的可见光透过性，且双层电阻膜均无一般的图案结构，无需刻蚀加工，使得该宽频吸波体的可加工性强。本发明的优点在于：单元结构简单，厚度薄，对微波段电磁波吸收频带宽且透过率低，可见光透光率高，制造成本低。

Description

一种基于双层导电膜的宽频透明吸波材料
技术领域
本发明涉及电磁隐身技术领域，尤其涉及一种基于双层导电膜的宽频透明吸波材料。
背景技术
随着现代科技的发展，各种探测技术和电磁干扰信号的不断增强，对于宽带且高效吸收电磁波的材料要求越来越高。微波吸波材料能有效的吸收、衰减入射的电磁波而广泛应用于军事隐身、电磁屏蔽等电磁防护方面。传统的吸波材料如吸波贴片，吸波涂料，吸波尖锥等，这些吸波材料虽然能够实现宽带吸收，但是其对可见光是非透明的，限制了其在驾驶室，微波暗室，屏蔽室等一些要求光透明的场合中的应用。目前，一些透明电磁波吸波材料已经被开发出来，然其存在吸波性能差，透光率不高，制备工艺复杂，难以大尺寸制备以及结构强度低等问题，难以实际应用。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于双层导电膜的宽频透明吸波材料。本发明包括双层导电膜，和导电膜所负载的两层透明导电介质，以及将两层透明导电介质分隔开的中间透明介质层。自电磁波入射面，第一透明导电膜的阻值是特殊设计的，其阻值有一个合适的范围，使得入射电磁波能被较强的损耗在玻璃结构内部，在第二透明导电膜的主要作用是将入射到该界面的电磁波反射到入射端，阻止电磁波通过。一般的，导电膜的导电性越好，屏蔽性能越好，但透光率会有一定的降低，为保证透光性需将阻值限制在一定的范围内。通过合理的选择材料，优化结构设计电阻膜的阻值和各层的厚度参数，设计出基于双层导电膜的宽频透明吸波材料。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括第一透明介质层，第一透明导电膜，第二透明介质层，第三透明介质层，第二透明导电膜，所述第一透明介质层的上端面为电磁波入射面，由第一透明介质层下端面依次设置第一透明导电膜、第二透明介质层、第三透明介质层、第二透明导电膜形成叠层结构。
所述的第一透明导电膜和第二透明导电膜中的导电材料是氧化铟锡ITO、掺氪氧化锡FTO、氧化锌锡ZTO、铝掺杂氧化锌AZO，氧化镓锡GTO，氧化锌ZnO，铝掺杂的氧化锌AZO，石墨烯材料，银纳米线或聚合物基透明导体的一种或几种复合体。
第一透明介质层和第三透明介质层的材质为透明刚性材料或者透明柔性材料的一种。
第一透明介质层和第三透明介质层的材质为普通玻璃、超白玻璃、石英玻璃、高硼玻璃、钠钙玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚酰亚胺PI、聚乙烯醇PVA、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS中的一种或多种复合体。
所述第二透明介质板层为透明柔性材料或透明柔性材料或空气介质中的一种。
所述第二透明介质板层为聚碳酸酯PC、聚乙烯醇缩丁醛PVB、离子性中间膜SGP、热塑性聚酯弹性体TPU、聚氨酯PU、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中的一种或多种复合体。
所述的第一透明导电膜的方阻为Rs1，第二透明导电膜的方阻为Rs2，且0.1Ω/sq≤Rs1≤30Ω/sq，60Ω/sq≤Rs2≤300Ω/sq。
所述第一透明介质层的相对介电常数为εr1，第二透明介质层的相对介电常数为εr2，第三透明介质层的相对介电常数为εr3，且1.01≤εr1≤9.0，1.01≤εr2≤8.0，1.01≤εr3≤9.0；所述第一透明介质层的厚度为d1，第二透明介质层的厚度为d2，第三透明介质层的厚度为d3，且0.1mm≤d1≤40mm，0.1mm≤d2≤20mm，0.1mm≤d3≤40mm。
所述第一导电膜是完整的导电膜或由该类导电膜进行图案化刻蚀得到的周期性或非周期性结构，周期性或非周期性结构的刻蚀部分是方环、园环、开口环、方片、园片、矩形片的一种或几种的变形。
所述第二导电膜是完整的导电膜或由该类导电膜进行图案化刻蚀得到的周期性或非周期性结构，周期性或非周期性结构的刻蚀部分可以是方环、园环、开口环、方片、园片、矩形片的一种或几种的变形。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
第一，由于本发明充分利用了导电膜的电损耗，构造出的吸波材料吸收频带宽，反射小于-10dB的带宽超过10GHz。
第二，由于本发明采用完整导电膜的设计，导电膜层无特殊图案结构，对视野影响小，其且透光性好。
第三，由于本发明所构造的宽带吸波材料的结构简单，无需刻蚀加工，易于制备。
附图说明
图1是本发明专利的实施例立体结构图。
图2是图1沿A-A方向的剖视图。
图3本发明实例1所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线。
图4本发明实例1所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线。
图5本发明实例2所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线。
图6本发明实例2所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线。
图7本发明实例3所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线。
图8本发明实例3所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线。
图9本发明实例4所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线。
图10本发明实例4所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线。
图11本发明实例5所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线。
图12本发明实例5所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线。
图13本发明实例6所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线。
图14本发明实例6所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线。
图15本发明实例7所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线。
图16本发明实例7所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明包括第一透明介质层1，第一透明导电膜2，第二透明介质层3，第三透明介质层4，第二透明导电膜5，所述第一透明介质层的上端面为电磁波入射面，由第一透明介质层下端面依次设置第一透明导电膜、第二透明介质层、第三透明介质层、第二透明导电膜形成叠层结构。
所述的第一透明导电膜和第二透明导电膜中的导电材料是氧化铟锡ITO、掺氪氧化锡FTO、氧化锌锡ZTO、铝掺杂氧化锌AZO，氧化镓锡GTO，氧化锌ZnO，铝掺杂的氧化锌AZO，石墨烯材料，银纳米线或聚合物基透明导体的一种或几种复合体。
第一透明介质层和第三透明介质层的材质为透明刚性材料或者透明柔性材料的一种。
第一透明介质层和第三透明介质层的材质为普通玻璃、超白玻璃、石英玻璃、高硼玻璃、钠钙玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚酰亚胺PI、聚乙烯醇PVA、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS中的一种或多种复合体。
所述第二透明介质板层为透明柔性材料或透明柔性材料或空气介质中的一种。
所述第二透明介质板层为聚碳酸酯PC、聚乙烯醇缩丁醛PVB、离子性中间膜SGP、热塑性聚酯弹性体TPU、聚氨酯PU、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中的一种或多种复合体。
所述的第一透明导电膜的方阻为Rs1，第二透明导电膜的方阻为Rs2，且0.1Ω/sq≤Rs1≤30Ω/sq，60Ω/sq≤Rs2≤300Ω/sq。
所述第一透明介质层的相对介电常数为εr1，第二透明介质层的相对介电常数为εr2，第三透明介质层的相对介电常数为εr3，且1.01≤εr1≤9.0，1.01≤εr2≤8.0，1.01≤εr3≤9.0；所述第一透明介质层的厚度为d1，第二透明介质层的厚度为d2，第三透明介质层的厚度为d3，且0.1mm≤d1≤40mm，0.1mm≤d2≤20mm，0.1mm≤d3≤40mm。
所述第一导电膜是完整的导电膜或由该类导电膜进行图案化刻蚀得到的周期性或非周期性结构，周期性或非周期性结构的刻蚀部分是方环、园环、开口环、方片、园片、矩形片的一种或几种的变形。
所述第二导电膜是完整的导电膜或由该类导电膜进行图案化刻蚀得到的周期性或非周期性结构，周期性或非周期性结构的刻蚀部分可以是方环、园环、开口环、方片、园片、矩形片的一种或几种的变形。
实施例1
如图1、2所示的一种基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，包括第一透明介质层和第三透明介质层，第一透明导电膜和第二透明导电膜，以及中间的第二透明介质层。外界入射电磁波自第一透明介质层开始作用于所设计的吸波材料中，第一导电膜和第二导电膜均位于透明介质基板远离入射波的一侧。
在此实施例中，对于材料的选择，第一透明介质层采用了高硼玻璃，第二透明介质层采用了钠钙玻璃，粘接材料为SGP，透明导电材料为ITO。应理解，上述基于双层透明导电膜的宽频吸波材料，第一透明介质层所对应的介电常数为4.8*(1-j0.003)，第一透明导电膜的方阻为140Ω/sq，第三透明介质层所对应的介电常数为7.1*(1-j0.004)，第二透明导电膜的方阻为8Ω/sq，中间粘接层的介电常数为3.0*(1-j0.003)。第一透明介质层的厚度d1为3mm，第二透明介质层的厚度d2为0.89mm，第三透明介质层的厚度d3为2mm。应理解，第二透明导电膜的高导电性，使得入射电磁波途径时大部分能量均被反射，只有极少数的能量透过该导电膜。
图3为本发明实例1所对应的基于双层透明导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线，可以看出在5.8-16.6GHz频段内的反射均低于-10dB。图4为本发明实例1所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线，可以看出在0-18GHz频段内的透射均低于-25dB。
由上述结果可知，本发明的吸波材料是一种能够在微波频段具有宽带吸收电磁波的能力，且同时在宽频段内具有较好的阻隔电磁透过性能。
实施例2
实施例2与实施例1的结构相同，仅如下参数做了调整：
第三透明介质层采用高硼玻璃，介电常数为4.8*(1-j0.003)，第三透明介质层的厚度d3为3mm。
图5为本发明实例2所对应的基于双层透明导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线，可以看出在5.2-15.2GHz频段内的反射均低于-10dB。图6为本发明实例2所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线，可以看出在0-18GHz频段内的透射均低于-24dB。
实施例3
实施例3与实施例1的结构相同，仅如下参数做了调整：
第一透明介质层采用聚甲基丙烯酸甲酯，其介电常数为3.0*(1-j0.003)，第一透明介质层的厚度d1为3.7mm。第二透明介质层的厚度d2为1.3mm。第三透明介质层采用聚甲基丙烯酸甲酯其介电常数为3.0*(1-j0.003)，第三透明介质层的厚度d3为2.3mm。导电膜层所用的透明导电材料为FTO。
图7为本发明实例3所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线，可以看出在6.0-17.7GHz频段内的反射均低于-10dB，在7.7-15.8GHz频段内的反射均低于-19dB。图8为本发明实例3所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线，可以看出在0-18GHz频段内的透射均低于-28dB。既具有良好的吸波隐身特性，又具有良好的防电磁波穿透能力。
实施例4
实施例4与实施例1的结构相同，仅如下参数做了调整：
第一透明介质层采用聚甲基丙烯酸甲酯，其介电常数为3.0*(1-j0.003)，第一透明介质层的厚度d1为4mm。第二透明介质层的厚度d2为0.89mm。第三透明介质层采用聚甲基丙烯酸甲酯，其介电常数为3.0*(1-j0.003)，第三透明介质层的厚度d3为3mm。透明导电膜2的方阻为190Ω/sq。
图9为本发明实例4所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线，可以看出在5.2-16.2GHz频段内的反射均低于-10dB，在5.9-15.4GHz频段内的反射均低于-14dB。图10为本发明实例4所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线，可以看出在0-18GHz频段内的透射均低于-28dB。由此可知所设计的透明材料既具有良好的吸波隐身特性，又具有良好的防电磁波穿透能力。
实施例5
实施例5与实施例1的结构相同，仅如下参数做了调整：
第一透明介质层采用聚碳酸酯，其介电常数为3.0*(1-j0.003)，第一透明介质层的厚度d1为4mm。第二透明介质层的厚度d2为2.26mm。第三透明介质层采用聚碳酸酯，其介电常数为3.0*(1-j0.003)，第三透明介质层的厚度d3为2mm。第一透明导电膜的方阻为160Ω/sq。
图11为本发明实例5所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线，可以看出在5.3-15.7GHz频段内的反射均低于-10dB，在7.1-14.3GHz频段内的反射均低于-19dB。图12为本发明实例5所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线，可以看出在0-18GHz频段内的透射均低于-28dB。由此可知所设计的透明材料既具有良好的吸波隐身特性，又具有良好的防电磁波穿透能力。
实施例6
实施例6与实施例1的结构相同，仅如下参数做了调整：
第一透明介质层采用钠钙玻璃，其介电常数为7.0*(1-j0.003)，第一透明介质层的厚度d1为2.3mm。第二透明介质层的厚度d2为0.65mm，介电常数为3.2*(1-j0.003)。第三采用钠钙玻璃，其介电常数为7.0*(1-j0.003)，第三的厚度d3为2mm。透明导电膜2的方阻为100Ω/sq。透明导电膜5的方阻为6Ω/sq。
图13为本发明实例6所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线，可以看出在7.0-17.6GHz频段内的反射均低于-10dB。图14为本发明实例6所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线，可以看出在0-18GHz频段内的透射均低于-29dB。由此可知所设计的透明材料既具有良好的吸波隐身特性，又具有良好的防电磁波穿透能力。
实施例7
实施例7与实施例1的结构相同，仅如下参数做了调整：
第一透明介质层采用钠钙玻璃，其介电常数为6.9*(1-j0.003)，第一透明介质层的厚度d1为4.4mm。第二透明介质层的厚度d2为2.0mm，介电常数为3.1*(1-j0.003)。第三透明介质层采用钠钙玻璃，其介电常数为6.9*(1-j0.003)，第三透明介质层的厚度d3为3.7mm。第一透明导电膜的方阻为100Ω/sq。透明导电膜5的方阻为6Ω/sq。
图15为本发明实例7所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的反射特性曲线，可以看出在3.7-9.1GHz频段内的反射均低于-10dB。图16为本发明实例7所对应的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料的透射特性曲线，可以看出在0-18GHz频段内的透射均低于-25dB。由此可知所设计的透明材料既具有良好的吸波隐身特性，又具有良好的防电磁波穿透能力。
由上述结果可知，本发明的透明吸波材料是一种具有在微波频段宽带吸收电磁波的性能，且同时具有较好的阻隔电磁透过性能。在提供屏蔽隐身的同时具备良好的吸波隐身性能，结合所用材料的高透明性，使得所设计的透明吸波材料具有广阔的应用前景。
应理解，为了使该宽频头透明吸波材料的透光率更高，需采用透明性高的介质基板，粘接材料和导电材料，对可见光透光率进行进一步增强。
以上公开的仅为本发明的七个具体实施例，只是示例性说明，具体的材料厚度，各层材料的选择尺寸，以及所用导电膜的电阻根据实际情况确定，但是本发明实施例并非局限于此，本领域的技术人员对本发明所做的适当变化均应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于：包括第一透明介质层(1)，第一透明导电膜(2)，第二透明介质层(3)，第三透明介质层(4)，第二透明导电膜(5)，所述第一透明介质层的上端面为电磁波入射面，由第一透明介质层下端面依次设置第一透明导电膜、第二透明介质层、第三透明介质层、第二透明导电膜形成叠层结构。
2.根据权利要求1所述的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于，所述的第一透明导电膜和第二透明导电膜中的导电材料是氧化铟锡ITO、掺氪氧化锡FTO、氧化锌锡ZTO、铝掺杂氧化锌AZO，氧化镓锡GTO，氧化锌ZnO，铝掺杂的氧化锌AZO，石墨烯材料，银纳米线或聚合物基透明导体的一种或几种复合体。
3.根据权利要求1所述的所述的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于，第一透明介质层和第三透明介质层的材质为透明刚性材料或者透明柔性材料的一种。
4.根据权利要求3所述的所述的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于:第一透明介质层和第三透明介质层的材质为普通玻璃、超白玻璃、石英玻璃、高硼玻璃、钠钙玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、聚酰亚胺PI、聚乙烯醇PVA、聚丙烯PP、聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS中的一种或多种复合体。
5.根据权利要求1所述的所述的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于，所述第二透明介质板层为透明柔性材料或透明柔性材料或空气介质中的一种。
6.根据权利要求5所述的所述的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于：所述第二透明介质板层为聚碳酸酯PC、聚乙烯醇缩丁醛PVB、离子性中间膜SGP、热塑性聚酯弹性体TPU、聚氨酯PU、乙烯-醋酸乙烯共聚物EVA和聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中的一种或多种复合体。
7.根据权利要求1所述的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于，所述的第一透明导电膜的方阻为Rs1，第二透明导电膜的方阻为Rs2，且0.1Ω/sq≤Rs1≤30Ω/sq，60Ω/sq≤Rs2≤300Ω/sq。
8.根据权利要求1所述的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于，所述第一透明介质层的相对介电常数为εr1，第二透明介质层的相对介电常数为εr2，第三透明介质层的相对介电常数为εr3，且1.01≤εr1≤9.0，1.01≤εr2≤8.0，1.01≤εr2≤9.0；所述第一透明介质层的厚度为d1，第二透明介质层的厚度为d2，第三透明介质层的厚度为d3，且1.0mm≤d1≤20mm，0.1mm≤d2≤10mm，1.0mm≤d3≤20mm。
9.根据权利要求1所述的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于，所述第一导电膜是完整的导电膜或由该类导电膜进行图案化刻蚀得到的周期性或非周期性结构，周期性或非周期性结构的刻蚀部分是方环、园环、开口环、方片、园片、矩形片的一种或几种的变形。
10.根据权利要求1所述的基于双层导电膜的宽频透明吸波材料，其特征在于，所述第二导电膜是完整的导电膜或由该类导电膜进行图案化刻蚀得到的周期性或非周期性结构，周期性或非周期性结构的刻蚀部分可以是方环、园环、开口环、方片、园片、矩形片的一种或几种的变形。
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