CN210092362U

CN210092362U - 一种可同时实现吸波和透波性能的超材料

Info

Publication number: CN210092362U
Application number: CN201721896489.0U
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Kuang Chi Cutting Edge Technology Ltd
Current assignee: Kuang Chi Cutting Edge Technology Ltd
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2020-02-18
Anticipated expiration: 2027-12-29

Abstract

本实用新型公开了一种可同时实现吸波和透波性能的超材料，该超材料包括：至少一个超材料片层，超材料片层包括多个周期排列的导电几何单元，导电几何单元包括基材和设置在基材的两个相对表面的第一人造微结构和第二人造微结构，第一人造微结构的形状为片状，且片状上设有孔，第二人造微结构呈雪花状。本实用新型通过在导电几何单元的基材的两个相对表面上设置第一人造微结构和第二人造微结构，且第一人造微结构的形状为片状，且片状上设有孔，以及第二人造微结构呈雪花状，从而可以缩减高频段电磁波产生散射的同时，让低频电磁波透过该超材料辐射出来，而且其具有低透高吸效果。

Description

一种可同时实现吸波和透波性能的超材料

技术领域

本实用新型涉及电磁通信领域，具体来说，涉及一种可同时实现吸波和透波性能的超材料。

背景技术

随着科学技术发展的日新月异，以电磁波为媒介的技术、各种产品越来越多，电磁波辐射对环境的影响也日益增大。无线电波可能对机场环境造成干扰，导致飞机航班无法正常起飞；移动电话可能常会干扰各种精密电子医疗器械的工作；即使是普通计算机，也会辐射携带信息的电磁波，它可能在几公里以外被接收和重现，从而造成国防、政治、经济、科技等方面情报的泄漏。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。另外，吸波材料包括军事在内的其它方面也有广泛应用，比如隐形机，隐形衣等。

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，材料吸收电磁波的基本条件是：(1)电磁波入射到材料上时，它能最大限度地进入材料内部，即要求材料具有匹配特性；(2)进入材料内部的电磁波能迅速地几乎全部衰减掉，即衰减特性。实现第一个条件的方法之一是采用特殊的边界条件，如在高电导、高磁导吸波材料的表面涂敷电导、磁导接近空气电导、磁导的介质，使电磁波最大限度地入射；而实现第二个条件则要求材料具有高的电磁损耗性。

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，但是通常吸收效果比较好的频段非常窄。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种可同时实现吸波和透波性能的超材料，其可以缩减高频段电磁波产生散射的同时，让低频电磁波透过该超材料辐射出来，而且其具有低透高吸效果。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

根据本实用新型的一个方面，提供了一种可同时实现吸波和透波性能的超材料。

该超材料包括：至少一个超材料片层，超材料片层包括多个周期排列的导电几何单元，导电几何单元包括基材和设置在基材的两个相对表面的第一人造微结构和第二人造微结构，第一人造微结构的形状为片状，且片状上设有孔，第二人造微结构呈雪花状。

根据本实用新型的一个实施例，第一人造微结构的形状为矩形，且矩形的中心处还设有一个矩形孔。

根据本实用新型的一个实施例，第二人造微结构包括：两个相互垂直的工字型结构。

根据本实用新型的一个实施例，工字型结构包括：相互平行的第一金属分支和第二金属分支，以及连接第一金属分支和第二金属分支的第三金属分支，且两个工字型的第三金属分支相交且相互垂直。

根据本实用新型的一个实施例，两条第一金属分支的交点和第一人造微结构的中心之间具有第一连线，且第一连线与垂直于两个相对表面的第二直线平行。

根据本实用新型的一个实施例，矩形的长度小于第三金属分支的长度。

根据本实用新型的一个实施例，矩形孔的一个边长与矩形上的距离最近且平行的边长之间的距离为d1，第三金属分支的宽度为d2，并且d1＞d2。

根据本实用新型的一个实施例，第一金属分支的宽度和第二金属分支的宽度相等。

根据本实用新型的一个实施例，矩形孔的一个边长与矩形上的距离最近且平行的边长之间的距离为d1，并且第一金属分支的宽度和第二金属分支的宽度均为d3，并且d1＞d3。

根据本实用新型的一个实施例，基板的介电常数的范围为0～20。

本实用新型的有益技术效果在于：

本实用新型通过在导电几何单元的基材的两个相对表面上设置第一人造微结构和第二人造微结构，且第一人造微结构的形状为片状，且片状上设有孔，以及第二人造微结构呈雪花状，从而可以缩减高频段电磁波产生散射的同时，让低频电磁波透过该超材料辐射出来，而且其具有低透高吸效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的导电几何单元的立体示意图；

图2是根据本实用新型实施例的第一人造微结构的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的第二人造微结构的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的超材料的吸波效果图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据本实用新型的实施例，提供了一种可同时实现吸波和透波性能的超材料。

如图1所示，根据本实用新型实施例的可同时实现吸波和透波性能的超材料包括：至少一个超材料片层，超材料片层包括多个周期排列的导电几何单元11，导电几何单元11包括基材和设置在基材的两个相对表面12和13的第一人造微结构21和第二人造微结构，第一人造微结构21的形状为片状，且片状上设有孔，第二人造微结构呈雪花状。

借助于本实用新型的上述技术方案，通过在导电几何单元的基材的两个相对表面上设置第一人造微结构和第二人造微结构，且第一人造微结构的形状为片状，且片状上设有孔，以及第二人造微结构呈雪花状，从而可以缩减高频段电磁波产生散射的同时，让低频电磁波透过该超材料辐射出来，而且其具有低透高吸效果。

为了更好的描述本实用新型的技术方案，下面通过具体的实施例进行详细的描述。

如图1所示，该超材料包括：至少一个超材料片层，超材料片层包括：多个周期排列的导电几何单元11，导电几何单元11包括基材11和设置在基材11的两个相对表面12和13的第一人造微结构21和第二人造微结构，且第一人造微结构21的形状为片状，且片状上设有孔，第二人造微结构呈雪花状，其中，该第一人造微结构21用于实现了高频波的吸波，该第二人造微结构实现了低频波的透波，从而该超材料将吸波和透波相结合，同时，该超材料还通过不同频段分别实现吸波和透波性能，从而能够在不影响低频天线工作的情况下，实现高频的低散射设计。同时，超材料采用的是频率选择表面(FSS)结构与模拟电路结合设计，因此可以根据实际应用情况调整相应工作频率，并且由预浸料构成的基材11与人造微结构复合而成，通过设计吸波和透波微结构，实现低透高吸的效果。

此外，本实用新型结合了阻抗匹配原理及RLC电路原理，按照控制输入阻抗的要求安排其余材料层，并调整结构的排列，因此，该第一人造微结构21和第二人造微结构的形状可根据实际需求进行设置，例如，根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，该第一人造微结构21的形状为矩形，且矩形的中心处还设有一个矩形孔22，以及如图3所示，该第二人造微结构呈雪花状，即该第二人造微结构包括：两个相互垂直的工字型结构，以及每个工字型结构包括：相互平行的第一金属分支31和第二金属分支33，以及连接第一金属分支31和第二金属分支33的第三金属分支32，并且两个工字型的第三金属分支32相交且相互垂直。此外，当然可以理解，在满足第一人造微结构21为吸波结构以及第二人造结构为透波结构的前提下，该第一人造微结构21和第二人造微结构的形状可根据实际需求进行设置，本实用新型对此不作限定。

另外，继续参见图3，第一金属分支31、第二金属分支33和第三金属分支32均呈长条形，同时，上述第一金属分支31、第二金属分支33和第三金属分支32的宽度可根据实际需求进行设置，例如，根据本实用新型的一个实施例，第二金属分支33的宽度和第二金属分支33的宽度相等；根据本实用新型的另外一个实施例，第一金属分支31的宽度、第二金属分支33的宽度和第三金属分支32的宽度相等，本实用新型对此不作限定，此外，该第一金属分支31和第二金属分支33均设置在导电几何单元11的外边缘。

此外，继续参见图1，两条第三金属分支32的交点和第一人造微结构21的中心具有第一连线，且第一连线与垂直于两个相对表面11和13的第二直线平行，以及在第一人造微结构21为矩形以及其中心处设置有矩形孔22的基础上，该矩形的长度小于第三金属分支32的长度，该矩形孔22的一个边长与矩形上的距离最近且平行的边长之间的距离为d1，第三金属分支32的宽度为d2，并且d1＞d2，以及在并且第一金属分支31的宽度和第二金属分支33的宽度均为d3的情况下，d1＞d3。此外，当然可以理解，本领域的技术人员可根据实际需求对第一人造微结构21和第二人造微结构的几何尺寸进行设置，本实用新型对此不作限定。

另外，该第一人造微结构21和/或第二人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法附着在基材11上，从而能够满足人们的各种需求。

此外，该基板和人造微结构的材料可根据实际需求进行选择，例如，根据本实用新型的一个实施例，该基板的介电常数的范围为0～20，本实用新型对此不做限定。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过在导电几何单元的基材的两个相对表面上设置第一人造微结构和第二人造微结构，且第一人造微结构的形状为片状，且片状上设有孔，以及第二人造微结构呈雪花状，从而可以缩减高频段电磁波产生散射的同时，让低频电磁波透过该超材料辐射出来，而且其具有低透高吸效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种可同时实现吸波和透波性能的超材料，其特征在于，所述超材料包括：至少一个超材料片层，所述超材料片层包括多个周期排列的导电几何单元，所述导电几何单元包括基材和设置在所述基材的两个相对表面的第一人造微结构和第二人造微结构，所述第一人造微结构的形状为片状，且所述片状上设有孔，所述第二人造微结构呈雪花状。

2.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述第一人造微结构的形状为矩形，且所述矩形的中心处还设有一个矩形孔。

3.根据权利要求2所述的超材料，其特征在于，所述第二人造微结构包括：两个相互垂直的工字型结构。

4.根据权利要求3所述的超材料，其特征在于，所述工字型结构包括：相互平行的第一金属分支和第二金属分支，以及连接第一金属分支和第二金属分支的第三金属分支，且两个所述工字型的第三金属分支相交且相互垂直。

5.根据权利要求4所述的超材料，其特征在于，两条所述第一金属分支的交点和所述第一人造微结构的中心之间具有第一连线，且所述第一连线与垂直于两个相对表面的第二直线平行。

6.根据权利要求4所述的超材料，其特征在于，所述矩形的长度小于所述第三金属分支的长度。

7.根据权利要求4所述的超材料，其特征在于，所述矩形孔的一个边长与所述矩形上的距离最近且平行的边长之间的距离为d1，所述第三金属分支的宽度为d2，并且d1＞d2。

8.根据权利要求4所述的超材料，其特征在于，所述第一金属分支的宽度和所述第二金属分支的宽度相等。

9.根据权利要求8所述的超材料，其特征在于，所述矩形孔的一个边长与所述矩形上的距离最近且平行的边长之间的距离为d1，并且所述第一金属分支的宽度和第二金属分支的宽度均为d3，并且d1＞d3。

10.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述基材的介电常数的范围为0～20。