CN112118719B - 一种吸波单元结构 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种吸波单元结构，包括：第一介质层的另一表面与第二介质层的另一表面之间具有第一间距；导体结构层包括第一子结构和第二子结构；第一子结构包括中心部，及与中心部一体成型且向导体结构层边缘方向延伸的M个第一延伸部和N个第二延伸部，在M个第一延伸部中的任两个相邻的第一延伸部之间具有至少一个第二延伸部，每个第二延伸部包括至少一个第一条形结构；第二子结构包括外框部，及与外框部一体成型且向中心部方向延伸的第三延伸部，第三延伸部包括至少一个第二条形结构；第一条形结构和第二条形结构间隔排列，相邻的第一条形结构和第二条形结构相互平行且之间具有第二间距。该吸波单元结构可以实现宽频带内较高的吸收率。

Description

一种吸波单元结构

技术领域

本发明涉及电磁波吸波材料技术领域，尤其涉及一种吸波单元结构。

背景技术

随着电子信息科技的飞速发展，尤其是无线通信技术和雷达技术的不断发展，电磁波的应用越来越广泛。但是，随之而来的电磁辐射问题也越来越成为人们日益关注的问题，电磁波辐射造成的电磁干扰不仅会影响电子设备的正常运转，而且对身体健康也产生危害。例如，在医院移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作，在机场，飞机航班因电磁波干扰而延误起飞，由此，电磁防护的吸波材料应运而生。

吸波材料是指对电磁波具有吸收作用，反射很小的材料。将吸波材料应用于电子设备中，可以屏蔽电磁辐射，以达到消除电磁干扰的目的。工程应用中，衡量吸波材料的性能的主要指标包括吸收电磁波所对应的频带及吸收率，当前的吸波材料的种类繁多，如基于炭系的吸波海绵或吸波泡沫材料，芳纶基材载体的吸波蜂窝材料等，当前的吸波材料很多在窄频带内有较好的吸收效果，而在宽频带的吸收效果不理想。

发明内容

本申请实施例提供了一种吸波单元结构，该吸波单元结构可以实现宽频带内较高的吸收率。

本申请实施例提供了一种吸波单元结构，包括：第一介质层及印制于第一介质层一表面的导体结构层；第二介质层及印制于第二介质层一表面的导体反射层；第一介质层的另一表面与第二介质层的另一表面之间具有第一间距；导体结构层包括第一子结构和第二子结构；第一子结构包括设置于导体结构层几何中心位置的中心部，及与中心部一体成型且向导体结构层边缘方向延伸的M个第一延伸部和N个第二延伸部，M和N均为偶数；在M个第一延伸部中的任两个相邻的第一延伸部之间具有至少一个第二延伸部，每个第二延伸部包括至少一个第一条形结构；第二子结构包括外框部，及与外框部一体成型且向中心部方向延伸的第三延伸部，第三延伸部包括至少一个第二条形结构；第一条形结构和第二条形结构间隔排列，相邻的第一条形结构和第二条形结构相互平行且之间具有第二间距。

在一种实现方式中，第一延伸部和与第一延伸部相邻的第二延伸部具有夹角，夹角小于或者等于45度。

在一种实现方式中，第一延伸部为矩形带状结构，矩形带状结构宽度的取值范围为0.5mm-1.5mm；所述矩形带状结构长度的取值范围为4mm-5.5mm。

在一种实现方式中，吸波单元结构还包括X个第三子结构，X为偶数；X 个第三子结构以中心部为对称中心对称设置于外框部内；每个第三子结构位于任两个相邻的第一延伸部之间。

在一种实现方式中，第一介质层和第二介质层均由聚对苯 二甲酸乙二脂 PET材料制成；导体结构层和导体反射层均由透明导体材料制成，透明导体材料为氧化铟锡ITO材料或者氧化铟锌IZO材料。

在一种实现方式中，吸波单元结构为方体结构，第一介质层的边长大于导体结构层的边长；第一介质层的边长与导体结构层的边长的差值的取值范围为0.4mm-3mm；第一介质层的边长的取值范围为17.5mm-20mm。

在一种实现方式中，外框部为正方形环状结构，环状结构的环宽度的取值范围为0.4mm-0.6mm；外框部的边长长度的取值范围为16mm-18mm。

在一种实现方式中，第一间距的取值范围为4mm-8mm；第二间距的取值范围为0.1mm-0.3mm。

在一种实现方式中，导体结构层的方阻值为35Ω。

在一种实现方式中，第一条形结构和第二条形结构的长度相同，第一条形结构的长度的取值范围为5mm-7mm。

本申请实施例中，第一介质层与第二介质层之间可以通过空气介质层(或真空层)隔开且第一介质层与第二介质层之间具有第一间距，该空气介质层和导体反射层等效于传输线结构；该导体结构层包括第一子结构和第二子结构；第一子结构包括设置于导体结构层几何中心位置的中心部，及与中心部一体成型且向导体结构层边缘方向延伸的M个第一延伸部和N个第二延伸部，第一子结构导体薄膜及第二子结构导体薄膜的连通区域产生电感效应；在M 个第一延伸部中的任两个相邻的第一延伸部之间具有至少一个第二延伸部，每个第二延伸部包括至少一个第一条形结构；第二子结构包括外框部，及与外框部一体成型且向中心部方向延伸的第三延伸部，第三延伸部包括至少一个第二条形结构；第一条形结构和第二条形结构间隔排列，相邻的第一条形结构和第二条形结构相互平行且之间具有第二间距，该第二间距可以产生相应的等效电容。本申请实施例中的导体结构等效分布电容和电感的相关调节，导体结构层等效于谐振电路，通过导体结构的设计优化阻抗匹配，从而使得吸波单元结构满足在较宽频带内对电磁波具有较高的吸收率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中吸波单元结构的立体示意图；

图2为本申请实施例中吸波单元结构的侧视图；

图3为本申请实施例中导体结构层的结构示意图；

图4为本申请实施例中随着导体结构层材料方阻值R_s2变化，频率-吸收率变化的特征曲线；

图5为本申请实施例中随着吸波单元结构周期p变化，频率-吸收率变化的特征曲线示意图；

图6为本申请实施例中外框部的一个侧边的外边缘至第一介质层的对应侧外边缘的垂直距离g₁发生变化时，相应的频率-吸收率变化的特征曲线示意图；

图7为本申请实施例中随着第一间距h₁发生变化，相应的频率-吸收率的曲线特征示意图；

图8为本申请实施例中随着第二间距w₂变化，相应的频率-吸收率的曲线特征示意图；

图9为本申请实施例中随着第一延伸部的宽度w₃的变化，频率-反射率的曲线特征示意图；

图10为本申请实施例中随着第一延伸部的宽度w₃的变化，频率-吸收率的曲线特征示意图；

图11为本申请实施例中随着第一延伸部的长度l₃的变化，频率-反射率的曲线特征示意图；

图12为本申请实施例中随着第一延伸部的长度l₃的变化，频率-吸收率的曲线特征示意图；

图13为本申请实施例中电磁波以TE模式不同角度入射到吸波材料表面时，相应的频率-吸收率的曲线特征示意图；

图14为本申请实施例中电磁波以TM模式不同角度入射到吸波材料表面时，频率-吸收率的曲线特征示意图。

其中，图中各附图标记：

1-第一介质层；

2-导体结构层；21-第一子结构；211-中心部；212-第一延伸部；213-第二延伸部；22-第二子结构；221-外框部；222-第三延伸部；

23-第三子结构；

3-第二介质层；

4-导体反射层。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种吸波单元结构，用于实现宽频带内较高的吸收率。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。A和/或B，包括3个方案，即A方案，B方案和A+B方案。

吸波材料，是指能吸收或者大幅减弱辐射到它表面的电磁波能量，从而减少电磁波干扰的一类材料。吸波材料主要通过材料的电磁损耗来吸收入射电磁波的能量。吸波材料可以包括多个本申请实施例中的周期性排列的吸波单元结构。

本申请实施例中吸波单元结构包括：第一介质层及印制于第一介质层一表面的导体结构层；第二介质层及印制于第二介质层一表面的导体反射层；第一介质层的另一表面与第二介质层的另一表面之间具有第一间距，该第一介质层和该第二介质层通过空气介质层隔离。该第一介质层、导体结构层、第二介质层和导体反射层这四个层的几何中心在同一条直线上，其中，该第一介质层用于对导体结构层的承载。第二介质层用于对导体反射层的承载。导体反射层为连续导体薄膜，无图案；导体结构层用于对入射到该导体结构层表面的电磁波进行吸收，该导体结构层也可以理解为将导体印制成具有图案的薄膜，该导体结构层也可以称为导体图案层，导体结构层可以等效为谐振电路，该导体结构层包括多个子结构，每个子结构内导体连续，不同的子解结构之间具有间隙，电磁波从该导体结构层入射，在不同的频率下产生谐振，形成不同谐振峰，多个吸收峰相互叠加，从而拓宽带宽，导体结构层中的子结构之间存在相互作用，相互影响，通过对导体结构层中各参数的优化，可以实现在较宽的频带内高吸收率。导体反射层用于对入射到吸波单元结构的电磁波进行屏蔽，电磁波从一侧空间向另一侧空间(第一介质层与第二介质层中间的空气介质层)传播，当未被衰减的电磁波达到导体反射层表面时，被导体反射层反射，以实现屏蔽电磁波的效果。

下面结合附图对本申请实施例中提供的一种吸波单元结构进行详细说明。

请结合图1和图2进行理解，图1为本申请实施例中吸波单元结构的立体示意图。图2为本申请实施例中吸波单元结构的侧视图。该吸波单元结构具体包括：第一介质层1及印制于第一介质层1一表面的导体结构层2；第二介质层3及印制于第二介质层3一表面的导体反射层4；第一介质层1的另一表面与第二介质层3的另一表面之间具有第一间距，该第一介质层1和该第二介质层3通过空气介质隔离。可选的，该吸波单元结构为方体结构，该第一介质层1，导体结构层2，第二介质层3及导体反射层4均为正方形，该第一介质层1的边长与第二介质层3的边长相等，第一介质层1和第二介质层3 的侧边固定于丙烯酸树脂框架，第一介质层1和第二介质层通过该树脂框架连接；第一介质层1和第二介质层3之间具有第一间距(用“h₁”表示)，该第一间距用于调节电磁波的吸收频带。该第一介质层1与第二介质层3之间形成空气介质层或者真空层，本申请实施例中，该第一介质层1和第二介质层3之间以空气介质层为例进行说明。

具体的：1)该第一间距h₁的取值范围为4mm-8mm，h₁可以为4mm-8mm中的任一数值，例如，h₁可以为4mm、5mm、6mm、7mm、8mm等，本示例中，该 h₁可以为6mm为例进行说明。

2)导体结构层2的厚度(用“t₁”表示)，该t₁的取值范围为 0.004mm-0.006mm，t₁可以为0.004mm至0.006中的任一数值，例如，t₁可以为0.004mm、0.005mm，0.006mm等，本实施例中，该t₁可以以0.005mm为例进行说明。

3)第一介质层1的厚度(用“t₂”表示)，该t₂的取值范围可以为 0.4mm-0.6mm，t₂可以为0.4mm至0.6mm中的任一数值，例如，t₂可以为0.4mm、 0.5mm、0.6mm等。

4)第二介质层3的厚度(用“t₃”表示)，该t₃的取值范围可以为 0.1mm-0.3mm，t₃可以为0.1mm至0.3mm中的任一数值，例如，t₃可以为0.1mm、 0.2mm、0.3mm等，本实施例中，该t₃可以以0.2mm为例进行说明。

5)导体反射层4的厚度(用“t₄”表示)，导体反射层4无导体图案，该t₄的取值范围可以为0.03mm-0.04mm，t₄可以为0.1mm至0.3mm中的任一数值，例如，t₄可以0.03mm、0.035mm、0.04mm等，本实施例中，该t₄可以以 0.035mm为例进行说明。本示例中，该吸波单元导体的厚度(即从导体结构层2的上表面至导体反射层4下表面的垂直距离)可以约为6.74mm。

请参阅图3所示，图3为本申请实施例中导体结构层的结构示意图。该导体结构层2包括第一子结构21和第二子结构22，该第一子结构21和第二子结构22之间为独立结构，并无连接关系；第一子结构21包括设置于导体结构层2几何中心位置的中心部211，及与中心部211一体成型结构且向导体结构层2边缘方向延伸的M个第一延伸部212和N个第二延伸部213。该M和 N均为偶数；本实施例中，该中心部211的具体形状并不限定，例如，该中心部211可以圆形，或者，该中心部211也可以为正方形，本实施例中，该中心部211可以以正方形为例进行说明，该中心部211的边长(用“l₂”表示)。该l₂的取值范围可以为3mm-5mm，l₂可以为3mm至5mm中的任一数值，例如， l₂可以为3mm、4mm、5mm等，本示例中，该l₂可以以4mm为例进行说明。

在M个第一延伸部212中的任两个相邻的第一延伸部212之间具有至少一个第二延伸部213，每个第二延伸部213包括至少一个第一条形结构；第二子结构22包括外框部221，及与外框部221一体成型且向中心部211方向延伸的第三延伸部222，第三延伸部222包括至少一个第二条形结构；第一条形结构和第二条形结构间隔排列，相邻的第一条形结构和第二条形结构相互平行且之间具有第二间距。可选的，该外框部221可以为正方形环状结构，环状结构的环宽度的取值范围为0.4mm-0.6mm；该环宽度(用“w₁”表示)可以为0.4mm至0.6mm中的任一数值，例如，该w₁为0.4mm、0.5mm或0.6mm等，本示例中，该w₁可以以0.5mm为例进行说明。该外框部221的边长长度(用“l₁”表示)的取值范围为16mm-18mm。l₁可以为16mm至18mm中的任一数值，例如，l₁可以为16mm、17mm或18mm等，本示例中，l₁可以以17mm为例进行说明。可选的，第二间距的取值范围为0.1mm-0.3mm，该第二间距(用“g₂”表示)可以为0.1mm至0.3mm中的任一数值，例如，该g₂可以为0.1mm至0.3mm 中的任一数值，例如，g₂可以为0.1mm、0.2mm或0.3mm等等，本申请实施例中，该g₂可以以0.2为例进行说明。

可选的，第一条形结构和第二条形结构的长度相同，第一条形结构的长度(如用“l₄”表示)的取值范围可以为5mm-7mm。l₄可以为5mm至7mm中的任一数值，例如，该l₄为5mm、5.5mm、6.2mm或7mm等；该第一条形结构或第二条形结构的宽度(如用“w₂”表示)的取值范围可以为0.1mm-0.3mm，w₂可以为0.1mm至0.3mm中的任一数值，例如，该w₂可以为0.1mm、0.2mm、0.3mm 等，本申请实施例中该w₂可以为0.2mm为例进行说明。

本申请实施例中，第一介质层1与第二介质层3之间为空气介质层且第一介质层1与第二介质层3之间具有第一间距，该空气介质层和导体反射层4 等效于传输线结构；该导体结构层2包括第一子结构21和第二子结构22，第一子结构21内导体连续，第二子结构22内导体连续，第一子结构21和第二子结构22之间具有间隙；第一子结构21包括设置于导体结构层2几何中心位置的中心部211，及与中心部211一体成型且向导体结构层2边缘方向延伸的M个第一延伸部212和N个第二延伸部213，第一子结构21导体薄膜及第二子结构22导体薄膜的连通区域产生电感效应；在M个第一延伸部212中的任两个相邻的第一延伸部212之间具有至少一个第二延伸部213，每个第二延伸部213包括至少一个第一条形结构；第二子结构22包括外框部221，及与外框部221连接且向中心部211方向延伸的第三延伸部222，第三延伸部222 包括至少一个第二条形结构；第一条形结构和第二条形结构间隔排列，相邻的第一条形结构和第二条形结构相互平行且之间具有第二间距，该第二间距可以产生相应的等效电容。本申请实施例中结构等效分布电容和电感的相关调节，导体结构层2等效于谐振电路，通过导体结构的设计优化阻抗匹配，从而使得吸波单元结构满足在较宽频带内对电磁波具有较高的吸收率，吸收率可以到达90％以上。并且本申请实施例中的吸波单元结构总厚度约6.74mm，吸波材料设计的很薄；导体结构层2、第一介质层1、第二介质层3及导体反射层4这四个层的总厚度才约0.74mm，空气介质层的厚度约6mm，因此该吸波材料的重量会很轻，本申请实施例中提供的吸波材料可以应用于各种需要轻薄的吸波材料的场景。例如，通信领域中，天线定向发射信号，需要在发射信号的相反方向设置吸波材料来达到天线定向发射信号的效果；可穿戴设备、某些私密性相对较高的墙体、门窗等等。

可选的，本实施例中，M可以为2、4、6等；N可以为2、4、6、8等，该需要说明的是，M和N所对应取值不同，该导体结构不同，对于频带吸收结果会有差异，为了方便说明，本实施例中以一种结构进行示例性说明，请参阅图2进行理解，本实施例中，M可以以4为例，第一延伸部212的数量为4 个，相邻两个第一延伸部212之间的夹角为90°。该第一延伸部212和与第一延伸部212相邻的第二延伸部213具有夹角，夹角小于或者等于45°。例如，该夹角可以为20°，22°，30°，33°等等。在一种可能的实现方式中，第二延伸部213的数量为4个，则任两个相邻的第一延伸部212之间具有一个第二延伸部213，第一延伸部212与相邻的第二延伸部213之间的夹角为 45°。在第二种可能的实现方式中，第二延伸部213的数量为8个，则任两个相邻的第一延伸部212之间具有两个第二延伸部213，第一延伸部212与其相邻的第二延伸部213之间的夹角(用“θ”表示)的取值范围为20°-33°，该夹角可以为20°至33°中的任一数值，例如，该夹角可以为22°。该夹角可以调节间隔排列的第一条形结构和第二条形结构自身在电场极化方向上的有效分量，通过对θ的调整可以有效调节吸收峰所对应的频率。

可选的，请结合图3进行理解，吸波单元结构还包括X个第三子结构23， X为偶数；该第三子结构23内导体连续；X个第三子结构23以中心部211为对称中心对称设置于外框部221内；每个第三子结构23位于任两个相邻的第一延伸部212之间。该第三子结构23、第一子结构21、第二子结构22之间均为独立结构，相互之间无连接关系，相互之间无连通区域。具体的，该第三子结构23可以为圆形，该第三子结构23的数量可以以4个为例进行说明，每个第三子结构23可以设置于正方形方框部的直角所对应的位置，在两个相邻的第一延伸部212之间的区域内，相邻的两个第二延伸部213之间设置一个第三子结构23，该第三子结构23与相邻的其他结构(第二延伸部213和第三延伸部222)之间的间隙产生等效电容。该第三子结构23的尺寸可以根据其他结构的尺寸进行调整，例如，如图3所示，该第三子结构23的尺寸可以根据两个相邻的第二延伸部213之间的角度的大小进行调节。本示例中，该第三结构的半径(用“r”表示)。在一个示例中，该r可以为1.8mm。

可选的，第一延伸部212为矩形带状结构，矩形带状结构的宽度(用“w₃”表示)的取值范围为0.5mm-1.5mm。w₃可以为0.5mm-1.5mm范围的任一数值，例如，该w₃可以为0.5mm、1.0mm、1.5mm等等；矩形带状结构的长度(用“l₃”表示)的取值范围为4.0mm-5.5mm，l₃的长度可以为4.0mm至5.5mm中的任一数值，例如，l₃可以为4.0mm、4.5mm、4.75mm、5.0mm或5.5mm等，该矩形带状结构的尺寸为导体结构层2中比较重要的参数，该第一延伸部212的尺寸可以影响该吸波单元结构对低频的吸收性能，增加w₃的值和l₃均可以提高吸波单元结构对低频的吸收性能。

可选的，吸波单元结构为方体结构，第一介质层1的边长大于导体结构层2的边长；该第一介质层1的边长与该吸波单元结构的周期相同，该周期 (用“p”表示)的取值范围为17.5mm-20mm。可以为17mm至20mm中的任一数值，例如，该p可以为17.5mm、18mm、19mm、20mm等，例如，本实施例中，该p可以为18mm为例进行说明。可选的，第一介质层1的边长与导体结构层 2的边长的差值的取值范围为0.5mm-2mm；外框部221的一个侧边的外边缘至第一介质层1的对应侧边外边缘的垂直距离(如用“g₁”表示)为该差值的二分之一，g₁的取值范围为0.2mm-1.5mm，例如，该g₁的取值范围为0.2mm至 1.5mm中的任一数值，例如，该g₁可以为0.2mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm等，本申请实施例中，该g₁可以为0.5mm为例进行说明。

可选的，使得图案具有导电性，可以通过导体图案形状来控制电磁场的分布；同时，也可以调节电阻膜阻值获得较高的欧姆损耗，从而有效地损耗电磁波。本申请实施例中，该导体结构层2的方阻值(如用“R_s2”表示)的取值范围为15Ω-100Ω。本申请实施例中，该R_s2可以为35Ω至40Ω中的任一数值，例如，该R_s2可以为35Ω、38Ω、40Ω等，本申请实施例中，该R_s2可以以35Ω为例进行说明。导体反射层4的方阻值(如用“R_s1”表示)的取值范围为1Ω-10Ω。R_s1为1Ω至10Ω任一数值，例如，本申请实施例中，该 R_s1以为5Ω为例进行说明。

可选的，该第一介质层1和第二介质层3均由透明且柔性材料制成，在一个示例中，透明且柔性材料可以为聚对苯 二甲酸乙二脂(Polyethylene terephthalate，PET)材料；PET又俗称涤纶树脂，PET塑料分子结构高度对称，具有一定的结晶取向能力，故而具有较高的成膜性。PET塑料具有很好的光学性能和良好的光学透明性。电绝缘性能良好，且具有质量轻、韧性高，良好的柔性等特点，该PET材料介电常数为3.2，正切损耗为0.003；可选的，导体结构层2和导体反射层4均由透明导体材料制成，透明导体材料为氧化铟锡(Indium TinOxides，ITO)材料或者氧化铟锌(indium zinc oxide， IZO)材料。其中，ITO作为纳米铟锡金属氧化物，具有很好的导电性和透明性，可以用作透明导电薄膜。IZO属于三元氧化物半导体，将In₂O₃和ZnO按照一定比例混合在一起形成非晶态的IZO。这种材料是通过把不同晶格结构的多组份材料混合起来形成具有良好的均一性及电学特性等优点的非晶材料,IZO具有良好的均一性、高透明度、强导电性等优点。

本实施例中，吸波单元结构中的导体结构层2和导体放射层均为透明导体材料，第二介质层3和第三介质层也为透明材料制成，因此，该吸波单元结构可以实现透明效果；且导体结构层2的厚度极薄(如0.005mm)，导体反射层4的厚度也及薄(如0.035mm)，该导体结构层2和导体反射层4具有柔性，并且整个吸波单元结构的厚度很薄(如仅6.74mm)，导体结构层2和导体反射层4均承载于柔性的介质基板上，而且第一介质层1和第二介质层3 之间为空气介质层，空气介质层也具有柔性效果，因此该吸波单元结构也可以实现柔性的效果。本实施例中，吸波单元结构可以同时兼具透明、柔性且在宽频带具有较高吸收率的特点。本实施例中的吸波单元结构可以应用于透明和/或柔性的应用场景，例如，显示屏、天线(如天线定向发射信号)、可穿戴设备、电磁屏蔽室的观察窗、飞机视窗、某些私密性相对较高的墙体、门窗、真空玻璃等等。需要说明的是，应用于真空玻璃中，第一介质层和第二介质层之间通过真空隔离，在实际应用中，导体结构层及第一介质层可以固定于真空玻璃中的第一层玻璃上，导体反射层和第二介质层固定于真空玻璃的第二层玻璃上，第一层玻璃和第二层玻璃之间为真空层，应用了该吸波材料的真空玻璃既可以实现电磁波屏蔽，又可以有效阻隔声音传递。需要说明的是，本申请实施例中的吸波单元结构尤其还可以应用在第五代移动通信网络5G领域，在5G中有很多不同的应用场景，其中车联网、物联网是非常常见的场景，毫米波级别的传播对电磁干扰和屏蔽要求更高。5G网络拥有更强的性能，支持高速率、低时延、大连接的应用场景。高频率的引入、硬件零部件的升级以及联网设备及天线数量的成倍增长，设备与设备之间及设备本身内部的电磁干扰无处不在。未来高频率高功率电子产品的瓶颈是其产生的电磁辐射，电子产品在设计时将会加入越来越多的电磁屏蔽。本申请实施例中吸波材料具有透明且柔性、宽带内高吸收率的特点，可以应用于高性能的通讯设备、计算机、智能手机、汽车、人工智能等终端产品的电磁波屏蔽。

本申请实施例中还提供了一种吸波材料，该吸波材料包括上个多个周期性排列的吸波单元结构。该吸波材料在使用时，可以为悬挂式或贴附式。对该吸波材料进行仿真实验，利用仿真软件建立无限大周期阵列排布的吸波材料目标体。通过激励源发射电磁波，测试频段为1-18GHz，电磁波入射到吸波材料目标体，测试目标体吸收电磁波的频带及对应的吸收率。需要说明的是，导体反射层做了相应的参数优化，保证了其透过率小于-30dB。

可以选定上述实施例中的参量，可以首先选定一些变量的数值，相关参量为p、l₁、h₁、t₁、t₂、t₃、t₄、g₁、g₂、w₁、w₂、l₂、l₃、l₄、r、R_s1、R_s2。改变其中某些参量的取值，相应的吸波材料吸收特性也会发生相应的改变，以满足某些特殊的定制化需求。

具体的，请参阅图4所示，图4为随着导体结构层材料方阻值R_s2变化，频率-吸收率变化的特征曲线。从图中可以看到，R_s2在15Ω-100Ω范围内，当方阻值为15Ω、35Ω、100Ω时，对应的吸波材料吸收效果并未出现单调的特性，当方阻值为15Ω时，在3GHz-4GHz范围内，吸收率达到90％以上， 14GHz-16GHz范围内，吸收率几乎可以到达100％，非常适用于一些需要吸收频率调谐的场合。当R_s2为100Ω时，在6GHz-12GHz频带范围内，吸收率可以达到90％以上；当R_s2为35Ω时，在4GHz-15GHz频带范围内，吸收率可以达到 90％以上；综上，为了达到在宽频范围内吸收率达到90以上，R_s2可以为35Ω。

请参阅图5所示，图5为随着吸波单元结构周期p变化，频率-吸收率变化的特征曲线示意图。从图中可以看出，随着周期p的增大(17.5mm-20mm范围内)，相应吸收曲线的第一吸收峰值会往高频偏移，其90％吸收带宽也会减小。因此，周期p对于该吸波材料带宽设计来说是非常关键的参数。当p为 18mm或18.5mm时，4GHz-15GHz频带范围内，吸收率可以达到90％以上；若在某些场景中，若需要吸收峰向高频偏移，且吸收率达到90％以上，可以增大p的取值。

请参阅图6所示，图6为外框部的一个侧边的外边缘至第一介质层的对应侧边外边缘的垂直距离g₁发生变化时，相应的频率-吸收率变化的特征曲线示意图。从图中可以看出，在0.2mm-1.5mm范围内，随着g₁的增大，相应吸收曲线的第一吸收峰值会往低频偏移，其90％吸收带宽会增大。g₁对于该吸波材料带宽设计来说是非常关键的参数。当g₁为0.5时，在4GHz-14GHz的范围内，吸收率达到90％以上。

请参阅图7所示，图7为随着第一间距h₁发生变化，相应的频率-吸收率的曲线特征示意图。从图中可以看出，在4mm-8mm范围内，随着h₁的增大，相应吸收曲线的吸收峰值会往低频偏移，其吸收带宽并未出现单调的特征，当h₁＝4mm时，在7GHz-18GHz内吸收率达到90％以上，当h₁＝6mm时，在 4GHz-15GHz内吸收率达到90％以上，当h₁＝8mm时，在3GHz-12GHz内吸收率达到90％以上。可以根据实际应用的场景调节h₁的大小，从而可以调节带宽及吸收率，以适应不同的应用场景。

请参阅图8所示，图8为随着第二间距w₂变化，相应的频率-吸收率的曲线特征示意图。从图中可以看出，在0.1mm-0.3mm范围内，随着w₂的增大，相应吸收曲线的吸收峰值会往低频偏移，但90％吸收带宽并未出现单调的变化特征，当w₂为0.1mm时，在5GHz-14.3GHz频带内吸收率达到90％以上。当w₂为0.2mm时，在4GHz-14.5GHz内吸收率达到90％以上。当w₂为0.3mm时，在 4GHz-14.5GHz内吸收率达到90％以上。

请参阅图9和图10所示，图9为随着第一延伸部的宽度w₃的变化，频率 -反射率的曲线特征示意图。图10为随着第一延伸部的宽度w₃的变化，频率- 吸收率的曲线特征示意图。从图9可以看出，在0.5mm-1.5mm范围内随着w₃的增大，可以改善低频的吸收性能。图10可以看出，当w₃为0.5mm、1.0mm、 1.5mm时，在4GHz-15GHz频带范围内吸收率达到90％以上。

请参阅图11和图12所示，图11为随着第一延伸部的长度l₃的变化，频率-反射率的曲线特征示意图。图12为随着第一延伸部的长度l₃的变化，频率-吸收率的曲线特征示意图。从图11可以看出，在4.0mm-5.5mm范围内，随着l₃的增大，可以改善低频的吸收性能。从图12可以看出，当l₃为4.0mm、 4.75mm、5.5mm时，在4.2GHz-15GHz频带范围内吸收率达到90％以上。

与电磁波垂直入射相比，电磁波从任意角度入射可以分解为线性TE极化波和TM极化波。因此，斜入射下吸波材料的吸波性能必须从TE极化波和TM极化波两种极化方式综合考虑。

请参阅图13所示，图13为电磁波以TE模式不同角度入射到吸波材料表面时，相应的频率-吸收率的曲线特征示意图。从图13中可以看出，在0°-45°范围内，随着theta的增大，相应吸收曲线会整体往高频偏移，但当入射角达到45度时，90％吸收带宽会出现较明显的减小，但在约4.3GHz-17GHz频段内仍有80％以上的吸收效果，依然可以满足很多应用场景。

请参阅图14所示，图14为电磁波以TM模式不同角度入射到吸波材料表面时，频率-吸收率的曲线特征示意图。从图14中可以看出，在0°-45°范围内，随着theta的增大，相应吸收曲线也会整体往高频偏移，但当入射角达到45度时，低频4GHz-8GHz对应90％吸收无法保证，但在约5.8GHz-18GHz 频段内仍有80％以上的吸收效果，依然可以满足很多应用场景。

需要说明的是，图2和图3所标识的其它相关几何参数改变时，也会导致相应的吸收曲线发生相应的偏移，同时带宽也会发生相应的改变，这里就不再一一赘述。

综上，上述实施例中，相关参量及其示例性的取值可以为：p＝18mm； l₁＝17mm；h₁＝6mm；t₁＝0.005mm；t₂＝0.5mm；t₃＝0.2mm；t₄＝0.035mm；g₁＝0.5mm； g₂＝0.2mm；w₁＝0.5mm；w₂＝0.2mm；l₂＝4mm；l₃＝5.5mm；l₄＝6.2mm；r＝1.8mm；R_s1＝5 Ω；R_s2＝35Ω。设计中所选用的PET材料介电常数为3.2，正切损耗为0.003。本申请实施例中，实现了4GHz-14.5GHz宽频带范围内90％以上的吸收效果。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种吸波单元结构，其特征在于，包括：第一介质层及印制于所述第一介质层一表面的导体结构层；第二介质层及印制于所述第二介质层一表面的导体反射层；所述第一介质层的另一表面与所述第二介质层的另一表面之间具有第一间距；所述导体结构层包括第一子结构和第二子结构，所述第一子结构和第二子结构之间为独立结构，无连接关系；所述第一子结构包括设置于所述导体结构层几何中心位置的中心部，及与所述中心部一体成型且向所述导体结构层外边缘方向延伸的M个第一延伸部和N个第二延伸部，M和N均为偶数；在M个所述第一延伸部中的任两个相邻的所述第一延伸部之间具有至少一个所述第二延伸部，每个所述第二延伸部包括至少一个第一条形结构；第二子结构包括外框部，及与所述外框部一体成型且向中心部方向延伸的第三延伸部，所述第三延伸部包括至少一个第二条形结构；所述第一条形结构和所述第二条形结构间隔排列，相邻的所述第一条形结构和所述第二条形结构相互平行且之间具有第二间距；所述导体结构层还包括X个第三子结构，X为偶数；所述第三子结构内导体连续；X个所述第三子结构以所述中心部为对称中心对称设置于外框部内；每个所述第三子结构位于任两个相邻的第一延伸部之间；所述第三子结构、所述第一子结构、所述第二子结构之间均为独立结构，相互之间无连接关系，相互之间无连通区域；所述第三子结构为圆形。

2.根据权利要求1所述的吸波单元结构，其特征在于，所述第一延伸部和与其相邻的所述第二延伸部具有夹角，夹角小于或者等于45度。

3.根据权利要求1所述的吸波单元结构，其特征在于，所述第一延伸部为矩形带状结构，所述矩形带状结构的宽度的取值范围为0.5mm-1.5mm；所述矩形带状结构的长度的取值范围为4mm-5.5mm。

4.根据权利要求1所述的吸波单元结构，其特征在于，所述第一介质层和所述第二介质层均由聚对苯 二甲酸乙二脂PET材料制成；所述导体结构层及所述导体反射层均由透明导体材料制成，所述透明导体材料为氧化铟锡ITO材料或者氧化铟锌IZO材料。

5.根据权利要求1所述的吸波单元结构，其特征在于，所述吸波单元结构为方体结构，所述第一介质层的边长大于所述导体结构层的边长；所述第一介质层的边长与所述导体结构层的边长的差值的取值范围为0.4mm-3mm；第一介质层的边长的取值范围为17.5mm-20mm。

6.根据权利要求1所述的吸波单元结构，其特征在于，所述外框部为正方形环状结构，所述正方形环状结构的环宽度的取值范围为0.4mm-0.6mm；所述外框部的边长长度的取值范围为16mm-18mm。

7.根据权利要求1所述的吸波单元结构，其特征在于，所述第一间距的取值范围为4mm-8mm；所述第二间距的取值范围为0.1mm-0.3mm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的吸波单元结构，其特征在于，所述导体结构层的方阻值为35Ω。

9.根据权利要求1-7任一项所述的吸波单元结构，其特征在于，第一条形结构和第二条形结构的长度相同，所述第一条形结构的长度的取值范围为5mm-7mm。

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