CN211150790U

CN211150790U - 一种吸波超材料

Info

Publication number: CN211150790U
Application number: CN201922463274.5U
Authority: CN
Inventors: 刘若鹏; 赵治亚; 张昌磊
Original assignee: Kuang Chi Cutting Edge Technology Ltd
Current assignee: Kuang Chi Cutting Edge Technology Ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-07-31
Anticipated expiration: 2029-12-31

Abstract

本实用新型提供一种吸波超材料，包括介质基板和周期阵列在介质基板上的人造微结构，所述人造微结构由电损耗材料制成，所述人造微结构包括间隔设置的第一结构、第二结构和第三结构，所述第二结构设置在第一结构内，所述第三结构设置在第二结构内，所述第一结构为正方环，所述第二结构和所述第三结构均为对称结构且其与所述第一结构具有共同的对称中心。本实用新型通过对超材料中的人造微结构进行合理设计，得到了一种覆盖X波段到Ka波段的轻质、宽频、宽角、且具有高吸波效果的吸波超材料。

Description

一种吸波超材料

【技术领域】

本实用新型涉及吸波超材料领域，尤其涉及一种极化无关、宽带、宽角、高吸收的吸波超材料。

【背景技术】

随着现代电磁技术的不断发展，电磁频谱的划分越来越细，边界越发的不清晰。与此同时，电磁技术的发展也催生了威胁人类生存的电磁污染问题。宽带电磁吸收材料是解决这一问题的关键，可有效治理电磁污染，而传统的吸波材料很难实现宽频吸收的效果。

超材料是一种新型人工合成材料，是由非金属材料制成的介质基板和周期阵列在介质基板上的多个人造微结构构成，人造微结构附着在介质基板表面或嵌入在基板内部。吸波超材料作为吸波材料家族的新成员，具有厚度薄、吸收频带宽、可以实现任意频段的完美吸收等特点在吸波领域具有广泛的应用。但现有的吸波超材料还无法覆盖从X波段到Ka波段的宽频、高吸收效果，因而研究吸收频带宽、吸收效果好、轻质的超材料吸波结构具有巨大的潜在价值。

【发明内容】

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种吸波超材料，所述吸波超材料包括介质基板和周期阵列在介质基板上的人造微结构，所述人造微结构由电损耗材料制成。所述人造微结构包括间隔设置的第一结构、第二结构和第三结构，所述第二结构设置在第一结构内，所述第三结构设置在第二结构内，所述第一结构为正方环，所述第二结构和所述第三结构均为对称结构且其与所述第一结构具有共同的对称中心。

在本实用新型的一些实施例中，所述第二结构为方形结构或棱形结构，所述第二结构的中心设有一正多边形开口，所述第三结构设置在所述正多边形开口内。

在本实用新型的一些实施例中，所述第三结构为正多边形或圆形结构。

在本实用新型的一些实施例中，所述第二结构为棱形结构，所述棱形结构的中心设有一正方形开口，所述第三结构为圆形结构。

在本实用新型的一些实施例中，所述人造微结构的单元周期为P＝7～9mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述正方环的外边长a＝6.5～7mm，内边长ra＝2.6～3.4mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述棱形结构的边长b＝1.5～2.2mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述正多边形开口为正方形，所述正方形开口的边长rb＝0.8～1.1mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述第三结构为圆形结构，所述圆形结构的直径D＝0.2～0.4mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述人造微结构的单元周期为P＝8mm，所述方环的外边长a＝6.8mm，内边长ra＝3.2mm，所述棱形结构的边长b＝2mm，所述方形开口的边长rb＝1mm，所述圆形结构的直径D＝0.3mm。

本实用新型提供一种吸波超材料，包括介质基板和周期阵列在介质基板上的人造微结构，所述人造微结构由电损耗材料制成，所述人造微结构包括间隔设置的第一结构、第二结构和第三结构，所述第二结构设置在第一结构内，所述第三结构设置在第二结构内，所述第一结构为正方环，所述第二结构和所述第三结构均为对称结构且其与所述第一结构具有共同的对称中心。本实用新型通过对吸波超材料中的人造微结构进行优化设计，得到了一种覆盖X波段到Ka波段的轻质、宽频、宽角、且具有高吸波效果的吸波超材料。

【附图说明】

图1本实用新型一种吸波超材料中一种人造微结构单元结构示意图；

图2本实用新型一种吸波超材料侧视图；

图3本实用新型一种吸波超材料的TE极化波谱；

图4图3中吸波超材料的TM极化波谱。

【具体实施方式】

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型提供一种吸波超材料，包括介质基板和周期阵列在介质基板上的人造微结构，所述人造微结构由电损耗材料制成，所述人造微结构包括间隔设置的第一结构100、第二结构200和第三结构300，所述第二结构200设置在第一结构内，所述第三结构300设置在第二结构内，所述第一结构100为正方环，所述第二结构200和所述第三结构300均为对称结构且其与所述第一结构具有共同的对称中心。在本实施例中，第二结构200为棱形结构，上述棱形结构的中心设有一正方形开口，第三结构300为圆形结构。

在本实用新型的一些实施例中，所述电损耗材料的阻值为10～1000Ω/□。

在本实用新型的一些实施例中，所述人造微结构由损耗金属材料制成，所述损耗金属材料的阻值为10～50Ω。

在本实用新型的另一些实施例中，所述第二结构200还可以是方形结构。

在本实用新型的另一些实施例中，所述第三结构300还可以是正多边形结构。

在本实用新型的另一些实施例中，所述第二结构200的中心设有一正n边形开口，具体可以是正五边形开口，或正六边形开口，或正八边形开口等，第三结构300设置在上述正n边形开口内。

在本实用新型的一些实施例中，所述正方形开口的边长rb＝0.8～1.1mm。

在本实用新型的一些实施例中，所述圆形结构的直径D＝0.2～0.4mm。

为进一步说明本实用新型吸波超材料的性能，下面对其做进一步的限定，在本实施例中第二结构200为棱形结构，上述棱形结构的中心设有一正方形开口，第三结构300为圆形结构。人造微结构的单元周期为P＝8mm，正方环的外边长a＝6.8mm，内边长ra＝3.2mm，棱形结构的边长b＝2mm，正方形开口的边长rb＝1mm，圆形结构的直径D＝0.3mm。人造微结构由损耗金属材料制成，损耗金属材料阻值均取为Rs＝40Ω。整个超材料结构层夹在两层厚度d1＝d2＝2mm的介质中，其结构如图2所示，其中上层介质介电系数为2.94，损耗正切角为0.0025；下层介质介电系数为1.08，且下层介质背部覆盖有金属底板。对上述超材料的电磁性能进行仿真测试，结果如图3和图4所示。由图3和图4可知，在电磁波垂直入射时，该超材料在7.5～32GHz范围内实现了高于90％的吸收性能，并且具有极化无关的特性；另外，不管是TE极化还是TM极化，该超材料都能实现在0～40度大角域内很好高效的吸收性能,具有宽带大角域吸收的效果。

在上述实施例中，仅对本实用新型进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型进行各种修改。

Claims

1.一种吸波超材料，其特征在于，所述吸波超材料包括介质基板和周期阵列在介质基板上的人造微结构，所述人造微结构由电损耗材料制成，所述人造微结构包括间隔设置的第一结构、第二结构和第三结构，所述第二结构设置在第一结构内，所述第三结构设置在第二结构内，所述第一结构为正方环，所述第二结构和所述第三结构均为对称结构且其与所述第一结构具有共同的对称中心。

2.如权利要求1所述的吸波超材料，其特征在于，所述第二结构为方形结构或棱形结构，所述第二结构的中心设有一正多边形开口，所述第三结构设置在所述正多边形开口内。

3.如权利要求1所述的吸波超材料，其特征在于，所述第三结构为正多边形或圆形结构。

4.如权利要求2所述的吸波超材料，其特征在于，所述第二结构为棱形结构，所述棱形结构的中心设有一正方形开口，所述第三结构为圆形结构。

5.如权利要求4所述的吸波超材料，其特征在于，所述人造微结构的单元周期为P＝7～9mm。

6.如权利要求5所述的吸波超材料，其特征在于，所述正方环的外边长a＝6.5～7mm，内边长ra＝2.6～3.4mm。

7.如权利要求6所述的吸波超材料，其特征在于，所述棱形结构的边长b＝1.5～2.2mm。

8.如权利要求7所述的吸波超材料，其特征在于，所述开口为正方形，所述开口的边长rb＝0.8～1.1mm。

9.如权利要求8所述的吸波超材料，其特征在于，所述第三结构为圆形结构，所述圆形结构的直径D＝0.2～0.4mm。

10.如权利要求4所述的吸波超材料，其特征在于，所述人造微结构的单元周期为P＝8mm，所述方环的外边长a＝6.8mm，内边长ra＝3.2mm，所述棱形结构的边长b＝2mm，所述方形开口的边长rb＝1mm，所述圆形结构的直径D＝0.3mm。