JP4445962B2 - 電磁波吸収体 - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばオフィスなどの空間の電磁波環境を改善するために用いられる電磁波吸収体に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、コンピューターネットワークのＬＡＮ(Local Area Network)構築においてマイクロ波を利用した無線ＬＡＮなどが利用され、よりフレキシブルでモバイル性の高い通信システムが発達している。また、ＷＰＡＮ(Wireless Personal Area Network)の代表とされるBluetoothと呼ばれる近距離無線技術が有線ケーブルの代替品として利用されている。これらの技術を相互に多数使用する環境では、同じ帯域の電磁波を使用する結果生じる電磁波干渉の問題、および反射波などによる伝送の誤りの問題（マルチパスの問題）が生じる。具体的には、上記の無線技術を搭載した機器間の伝送速度の低下、ＢＥＲ( Bit Error Rate)の劣化であり、最悪の事態では、機器の誤動作が生じるおそれがある。
【０００３】
これらの問題を解決するために、従来から、電磁波吸収材料としてフェライトに代表される磁性損失材料やカーボンブラックに代表される誘電損失材料等が用いられてきた。これらの電磁波吸収材料を供するために所定の複素比誘電率、複素比透磁率を有している電磁波吸収体が開発されている。この先行技術では、たとえば無線ＬＡＮ等の２．４５ＧＨｚ帯において、フェライトを構成材料として電磁波吸収体を実現する場合、スネークの限界による制約を受け、通常４ｍｍ以下の薄さに電磁波吸収材料の厚みを薄くできないという問題がある。
【０００４】
他の先行技術として、特許文献１〜７には、パターン層を含む多層型電磁波吸収体が示され、特許文献８には、導体ループ構造によるパターン層を有する電磁波吸収体が開示されている。さらに、特許文献９，１０には、複数の共振型周波数選択性電磁波遮断性面状体に関する記載がある。さらに特許文献１１には、パターン形状などの設計手法が示されている。
【０００５】
特許文献１には、金属パターン層を用いた電波反射防止体を示されている。この電波反射防止体は、成型シート層に空隙を残すことを目的としており、紙、布、不織布または多孔質シートを用い、そこにフェライト、カーボン等が含有する塗料を含浸させる構成になっており、これらの被含浸体を使用しない構成となる本発明とは異なるものである。同様の構成が特許文献５および特許文献６でもパターン樹脂層として述べられているが、同じく本発明の構成と異なるものである。
【０００６】
特許文献２には、パターン層および樹脂層から成る構成を１単位として、これを複数繰り返す電波吸収体が示されている。この電波吸収体は、パターン層に１層以上塗膜を使うとしており、金属製素子を用いる場合および導電率に制限を設けた本発明とは異なる。
【０００７】
特許文献３には、パターン層と樹脂層の積層体が示されている。この積層体は、パターン構造を重層構造としており、本発明の素子形状とは異なる。同様の構成が特許文献４にも示されているが、同じく本発明の素子形状とは異なる。
【０００８】
特許文献７〜１０には、パターン層と空間でも良いとする絶縁性スペーサ材の積層構造が示されている。この積層構造の構成には、誘電損失材や磁性損失材等の熱変換による損失成分が用いられておらず、本発明とは異なる。パターン形状とスペーサ間隔のみで吸収周波数を制御するため、電波の入射角度によりスペーサの厚さが変わってしまうと、斜入射特性に劣ることになる。
【０００９】
特許文献１１には、パターン形状や電波吸収体の構成材料をＦＤＴＤ法による近似解析を行うことによる理論的な設計手法が示されている。ただし、計算する因子が多様で実際にたとえば建築内装材として使われている複素比誘電率の異なる材料と組み合わせる場合の設計変更が複雑となる。
【００１０】
このような特許文献１〜１１に示されるように、薄型化および軽量化が可能な電波吸収体として、パターン層が設けられるパターン電波吸収体があり、遠方界電磁波の吸収体として実用化されている。ただし電波吸収性能と、薄型化および強度とは、相反する関係にあり、高吸収性能を保ったまま、薄くかつ高強度を維持することは難しく、特に１〜３ＧＨｚなどの低周波数の電波を吸収するための電磁波吸収体ほど、吸収体層の厚みが必要であるので、薄型化、これによる軽量化、柔らかさ、現場裁断加工性の実現が困難となる。
【００１１】
建築関係の内装材、たとえば天井材、壁材、衝立などに、電磁波吸収性能を付与する場合、施工性およびコスト面の要求仕様が重視されるので、できるだけ薄く、軽く、かつ柔らかい安価な電磁波吸収体であることが必要になる。とくに実際に無線ＬＡＮを使用する場合、従来からある金属製の棚、柱、エアコン等が電磁波反射層として働き、無線環境の劣る場所がスポット的に発生することがあった。この場合、無線通信環境に影響を及ぼす部位に電磁波吸収材を被覆することが通信改善に効果的であるが、従来の技術では、高電波吸収性能を有しながら、薄く、軽く、柔らかく、かつ強度的および施工性に優れた電波吸収体を得ることができない。
【００１２】
【特許文献１】
特開平６−１６４１８４号公報
【特許文献２】
特許第３０７６４７３（特開平６−２４４５８３）号公報
【特許文献３】
特許第３２０９４５６（特開平６−１４０７８７）号公報
【特許文献４】
特許第３２０９４５３（特開平６−４５７８２）号公報
【特許文献５】
特開平６−２５２５８２号公報
【特許文献６】
特開平６−２２４５６８号公報
【特許文献７】
特開平９−１４８７８２号公報
【特許文献８】
特開平１０−２２４０７５号公報
【特許文献９】
特開平１１−２０４９８４号公報
【特許文献１０】
特開平１１−１９５８９０号公報
【特許文献１１】
特開２００３−２４３８７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、高い電磁波吸収性能を有しながら、薄く、軽く、柔らかく、かつ強度的および施工性に優れた電磁波吸収体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、（ａ）素子受信手段であって、
（ａ１）複数種類の導体素子を含み、かつ予め定める共振周波数を有する複数の導体素子を備え、
（ａ２）各導体素子が、相互に分離される状態で、電磁波入射方向と交差する方向に並べて配置され、
（ａ３）各導体素子の形状は、略多角形状であり、少なくとも１つの角部分が、前記共振周波数に応じた曲率半径の弧状である素子受信手段と、
（ｂ）素子受信手段に近接して設けられ、電磁波のエネルギを熱エネルギに変換して損失させる損失材と、
（ｃ）素子受信手段および損失材に対して電磁波入射側とは反対側に配置され、電磁波を反射する電磁波反射手段とを含み、
複数種類の導体素子のうち、一種類の導体素子は、十文字形状に形成される十文字導体素子であり、他の種類の導体素子は、面状に形成される方形導体素子であり、
各十文字導体素子は、放射状に延びる部分を相互に突合せるように、電磁波入射方向と交差する方向に整列して配置され、
各方形導体素子は、十文字導体素子に囲まれる領域に対応する形状に、その領域を塗潰すように配置されることを特徴とする電磁波吸収体である。
【００１５】
本発明に従えば、複数の導体素子が電磁波入射方向と交差する方向に並べられて素子受信手段が構成され、この素子受信手段によって、各導体素子の共振周波数と同一の周波数の電磁波を、効率よく受信することができる。この素子受信手段に近接して、損失材が設けられており、素子受信手段によって受信される電磁波のエネルギが損失される。言い換えるならば電磁波のエネルギを熱エネルギに変換して吸収することができる。このように素子受信手段を用いることによって電磁波を効率よく受信して吸収することができる。さらに１種類の導体素子ではなく、複数種類の導体素子を有するので、それぞれの特性を生かして、電磁波を効率よく受信し、効率よく吸収することができる。このように電磁波の吸収効率を高くすることができるので、高い電磁波吸収性能を得ることができ、薄型化および軽量化を図ることができ、さらに損失材の材質の選択の自由度が高くなって、柔軟でかつ強度的に優れ、施工性に優れた電磁波吸収体を得ることができる。損失材は、たとえば、誘電性損失材であってもよいし、磁性損失材であってもよいし、またこれを積層するなどして組合せてもよい。
また、十文字形状に形成され、相互に間隔をあけて整列して設けられる十文字導体素子と、十文字導体素子に囲まれる領域に、十文字導体素子から間隔をあけて配置され、十文字導体素子に囲まれる領域を塗潰すように設けられる方形導体素子とを有する。十文字導体素子は、素子長が吸収すべき電磁波に対して共振するように最適化され、方形導体素子は、方形導体素子の外周長が吸収すべき電磁波に対して共振するように最適化されている。このようにして、効率よく電磁波を受信する素子受信手段を実現することができる。
十文字導体素子と方形導体素子は共に共振型の受信素子であり、基本モードと高次モードで共振するものである。十文字導体素子は、十文字状で構成されるが、その構成を線分に分割して、独立の線分を配置する形状でも同様の効果を得られる。
また、十文字導体素子は、放射状に延びる部分を相互に突合せるように配置され、方形導体素子は、十文字導体素子に囲まれる領域に対応する形状に形成される。このような配置は、十文字導体素子と方形導体素子の組み合わせで、受信効率が最適（高くなる）組み合わせである。したがって吸収効率の高い、電磁波吸収体を実現することができる。
【００１６】
電磁波吸収体は、素子受信手段および損失材に対して電磁波が入射される側と反対側の表面部に導電性材料から成る電磁波反射手段が設けられる。これにより、導電性反射層が設けられ、電磁波吸収体の設置場所の影響を受けて、導体素子の共振周波数が変化することが防がれる。たとえば電磁波吸収体を、建物内装材に設けても、その内装材の誘電率などの影響を受けて、導体素子の共振周波数が変化してしまうことを防ぐことができる。各導体素子の共振周波数は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。全ての導体素子の共振周波数が同一である場合、その共振周波数と同一の周波数の電磁波の吸収効率を高くすることができる。またたとえば導体素子の種類毎に共振周波数が異なるなど、導体素子の共振周波数が異なる場合、複数の周波数の電磁波を吸収することができ、広帯域化を実現することができる。
【００１７】
ここで本発明と先行技術との違いを説明する。先行技術のパターン層を用いる電波吸収体の吸収原理は、（１）誘電損失または磁性損失を有する吸収層による電波の熱への変換、（２）表面パターンから反射する電波と導電性反射板から反射する電波の位相差を利用した干渉効果による電波消滅、によるものとしている。
【００１８】
原理的には伝送線路のモデルで等価回路をつくり、入力インピーダンスを３７７Ωに近づけて、電磁波吸収性を発現させるという従来からの設計方法であるが、パターンという異物が電磁波入力面にある結果、等価回路的に吸収体の厚さを薄くするのと同じ効果を得ることができるとしてパターンの形状を決めている。この場合、パターン形状が単純な場合は等価回路としてモデル化が容易にできるが、複雑な形状になると等価回路を出すことが理論的に難しくなり、パターン形状の最適化を図ることは困難となる。
【００１９】
本発明が先行文献と異なるのは、この表面素子の形状決定に受信素子設計原理による最適化手法を用いたことにある。つまり本発明では、単なるパターンではなく、予め定める周波数に対して効率的に共振する受信素子として動作する形状に設計して、導体素子とすることで、より効率的な電磁波の受信を実現する。
【００２０】
汎用の受信素子設計では受信素子の指向性を確保するため、パッチアンテナにて近接した導電性反射層を用いる場合を除き、一般に自由空間にある受信素子として設計するため、近傍に損失性を有する材料を用いることはなく、また近接して導電性反射層を設けることもない。特に導電性反射層を近接設置すると、導体素子と導電性反射層との間で容量の大きいコンデンサーが形成され、これが共振周波数に影響することになり、この影響を除去することは非常に難しいからである。
【００２１】
これに対して電磁波吸収体では、導電性反射層がなければ、たとえば建物内装材の上に（積層して）電波吸収材を設置する場合など、その建物内装材、具体的には、天井材、壁材、床材、衝立等のそれぞれの誘電率の違いの影響を受ける結果、共振周波数が変わってしまう。つまり設置場所毎に、各受信素子の共振周波数が異なり、設計時に想定した周波数に対応する電磁波吸収体として用いることができなくなる。したがって前述のように、電磁波吸収体は、電磁波が入射され側と反対側の表面部に導電性材料から成る電磁波反射手段が設けられる構成とするか、前記反対側の表面部が導電性材料から成る構造物（導電性反射層として機能）に接触させる状態で用いることが好ましい。これによって安定した共振周波数を確保することができる。つまり本発明では、このように導電性反射層を設けることを前提として導体素子を形成している。
【００２２】
電磁波吸収体の薄型化を目指す場合、導体素子と導電性反射板の距離が接近し、しかも導体素子に受信された電磁波を熱に変換するために特定周波数に対応した損失材が導体素子に近接する条件で、それらの影響を考慮して受信素子としての最適化設計を施すことが、本発明の設計手法である。
【００２３】
本発明の電磁波吸収体の構成で、（磁性）損失材層を限りなく薄くできる理由は、次の理論的根拠とそれを例証する後記実施例で示す実験的裏付けに基づいている。
【００２４】
前記、背景技術で記したように、従来種々の形状の導体素子を（磁性）損失材（電磁波吸収体）に付与して電磁波吸収特性を実現する方法が、これまで多く提案されている。
【００２５】
これに対し、本発明は、想起し得る数ある導体素子形状の中から、本発明の構成の電磁波吸収体を見込む入力インピーダンス特性を、ＦＤＴＤ解析法を駆使して詳細に検討し、（磁性）損失材層の表面とその裏面に設ける導体素子の相関関係から、通常の透磁率特性を有する磁性材料を（磁性）損失材として用いても薄型化できるという、従来のものとは全く相違する新しい導体素子構成を見いだしたものである。すなわち本構成の電磁波吸収体は、十文字導体素子と方形導体素子をなす導体素子を所定の間隔で周期的に配列して、電磁波吸収体の電磁波入射側の表面に付着させ、かつ（磁性）損失材の背面に表面と同一、もしくは異なる形状の導体素子を付着させた構成で、その（磁性）損失材を限りなく薄型化している。
【００２６】
本発明の上記構成で、導体素子の寸法を大きくしていくと、電磁波入射側から電磁波吸収体を見た入力アドミッタンスは、アドミッタンスのサセプタンス成分が増加し、かつ整合周波数は低周波数側に移る。この結果より電磁波吸収体を薄く構成できる。しかし、以下の手段によって、従来のものより（磁性）損失材をより薄く、すなわち限りなく薄くできる技術を発明している。
【００２７】
以下、本発明の導体素子構成による電磁波吸収体による構成原理を従来の十文字形状のみからなる導体素子を表面に付着させ、その背面に正方形導体パターンを付着したものを例にとって説明する。十文字導体素子のみの場合、導体素子の寸法を大きくすると電磁波入射側から電磁波吸収体を見た入力アドミッタンスの変化をスミス図上で見ると、サセプタンス成分が増加する割合が大きく、またこの場合周波数が高周波数側へ変化するにつれコンダクタンス分がコンダクタンス１の円に対して増加する方向へ移動する傾向を示す。これに対し、本発明の十文字導体素子および方形導体素子からなる場合は、これらの導体素子を同時に大きくしても、十文字構造、すなわち他の導体素子に比べ、入力アドミッタンスのサセプタンス成分の変化割合が少なく、かつ周波数の高周波数側への変化に対してコンダクタンス成分が、コンダクタンス１の円に対して増加する割合が少ない。すなわち、本発明の場合、周波数の高周波数側への変化に対して、正規化コンダクタンス値１の円周上からコンダクタンス値が大きく逸脱することなく安定している特性を有する。このコンダクタンスが１の円周上に踏みとどまるという安定性の発見こそが、本発明の導体素子構成にて（磁性）損失材を薄型化できる根拠となっている。
【００２８】
このように、コンダクタンス値の安定性を確保した上で、この場合のサセプタンス分調整の一手段として（磁性）損失材背面に付着させた導体素子の寸法調整、導体素子の形状の選択で対処している。つまり、低周波数側で整合を取るために導体素子寸法を大きくすることによるサセプタンスの増加分を（磁性）損失材背面に付着させた導体素子で減少させている。すなわち、この（磁性）損失材背面に付着させた導体素子で、コンダクタンス１の円周上でサセプタンス値が、周波数が高くなるにつれ増加する分を元に引き戻して、低周波数で整合が取れるように調整役となる役割を持たせている。したがって、サセプタンス値を制御する必要がない場合は、（磁性）損失材背面の導体素子は必ずしも必要でない。
【００２９】
また角部分を弧状に形成することによって、対応する共振周波数と同一の周波数の電磁波の吸収効率を高くすることができる。したがって厚みが薄くかつ吸収効率の高い電磁波吸収体を実現することができる。
【００３０】
また本発明は、各導体素子は、電磁波入射方向と交差する方向に加えて、電磁波入射方向にも並べて配置されることを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、導体素子が電磁波入射方向にも並んで設けられている。このように導体素子が、３次元的に、つまり立体的に配置されるので、電磁波吸収体に形成される静電容量が大きくなり、みかけの誘電率を上げることができる。これにより各導体素子における共振周波数を低周波数側にシフトすることができ、この結果、電磁波吸収体の全体厚みをさらに薄くすることができる。つまり、電磁波吸収体では、吸収すべき電磁波が低周波（波長が長い）になるにつれて、厚みを大きくしなければならない、という周波数と厚みとの間の相関関係を有する。これに対して、本発明では、共振周波数の低周波数側へのシフトが可能であるので、全体の厚みを薄く保ったままで、周波数の低い電磁波の吸収が可能になる。導体素子の３次元配置は、導体素子の有する共振周波数の低周波数化効果を得るための具体的な手段の１つである。
【００３４】
また本発明は、導体素子の導電率が１０，０００Ｓ／ｍ以上であることを特徴とする。
本発明に従えば、導体素子の導電率を高くし、受信効率を高くすることができる。導体素子としては、金属および導電性インク等各種のものが使えるものの、その導電率に制限があり、１，０００Ｓ／ｍに満たないものは本発明でいう導体素子として機能しないことになる。
【００３５】
また本発明は、導体素子が金属から成ることを特徴とする。
本発明に従えば、導体素子が金属から成り、カーボンや黒鉛による導電インクでは上述の１０，０００Ｓ／ｍ以上の導電率を安定して得られない。金属で構成させる導体素子が最も好ましい。
【００３６】
また本発明は、厚さが、０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下であるシート状に形成されることを特徴とする。
【００３７】
本発明に従えば、厚さが、０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下である。厚さが４ｍｍを越えると、薄型および軽量化の点で問題があるうえ、柔軟性が低くなってしまう。厚さが、０．１ｍｍ未満になると、強度が低くなってしまう。これに対して、厚さが、０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下であるので、薄型および軽量で、柔軟性が高く、かつ強度的に優れた電磁波吸収体を実現することができる。したがって取扱を容易に、施工性に優れ、かつ設置場所の制限の少ない電磁波吸収体を実現することができる。
【００３８】
また本発明は、単位面積あたりの質量が、０．２ｋｇ／ｍ^２以上５ｋｇ／ｍ^２以下であるシート状に形成されることを特徴とする。
【００３９】
本発明に従えば、質量が、０．２ｋｇ／ｍ^２以上５ｋｇ／ｍ^２である。質量が５ｋｇ／ｍ^２を越えると、薄型および軽量化の点で問題があるうえ、厚さが大きくなって柔軟性が低くなってしまう。質量が、０．２ｋｇ／ｍ^２未満になると、厚さが小さくなり過ぎて強度が低くなってしまう。これに対して、質量が０．２ｋｇ／ｍ^２以上５ｋｇ／ｍ^２であるので、薄型および軽量で、柔軟性が高く、かつ強度的に優れた電磁波吸収体を実現することができる。したがって取扱を容易に、施工性に優れ、かつ設置場所の制限の少ない電磁波吸収体を実現することができる。
【００４５】
また本発明は、各導体素子間の間隔寸法は、各導体素子が有する共振周波数を低くするように決定されることを特徴とする。
【００４６】
本発明に従えば、各導体素子の共振周波数の低周波数側へのシフトが可能であるので、全体の厚みを薄く保ったままで、周波数の低い電磁波の吸収が可能になる。したがって電磁波吸収体をより薄くすることができる。これは導体素子の有する共振周波数の低周波数化効果を得るためのさらなる具体的な手段である。
【００４７】
また本発明は、損失材の特性値は、各導体素子が有する共振周波数に基づいて、前記共振周波数と等しい周波数の電磁波の吸収効率が高くなるように決定されることを特徴とする。
本発明に従えば、電磁波の吸収効率の高い電磁波吸収体を得ることができる。
【００４８】
また本発明は、難燃性、準不燃性または不燃性が付与されることを特徴とする。
本発明に従えば、難燃性、準不燃性または不燃性が得られる。建築内装材またはそれに積層して用いる場合には、建築内装材に要求される難燃性、準不燃性、または不燃性を同様に満たす必要がある。これによって建物内装材またはそれに積層して好適に用いることができる。難燃性、準不燃性または不燃性を付与するにあたっては、たとえば難燃剤または難燃助剤などを配合するようにしてもよい。
【００４９】
また本発明は、前記電磁波吸収体を用いることによる電磁波吸収方法である。
本発明に従えば、電磁波吸収体を用いて、高い吸収効率で電磁波を吸収することができる。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、受信効果の高い素子受信手段を用いて電磁波を受信するようにして、従来の技術（特許文献１〜１１）に示されるパターン層を用いる電波吸収体よりも高い収集効率で、電磁波を収集することができる。したがって電磁波吸収性能を高くし、高電磁波吸収性能を有しながら、薄く、軽く、かつ柔らかく、かつ強度的および施工性に優れた電磁波吸収体を実現することができる。パターンを受信素子として捉えることによって、建物内装用の材料等の異種材料と組み合わせて、電磁波吸収性能を有する設計が可能になり、内装材などとしての設計および製造が容易になる。
また、十文字導体素子と、方形導体素子とを有し、各導体素子の寸法が吸収すべき電磁波に対して共振するように最適化されている。したがって効率よく電磁波を受信する素子受信手段を実現することができる。
また、十文字導体素子と方形導体素子の組み合わせで、受信効率が最適（高くなる）組み合わせである。したがって吸収効率の高い、電磁波吸収体を実現することができる。
【００５１】
さらに角部分を弧状に形成することによって、対応する共振周波数と同一の周波数の電磁波の吸収効率を高くすることができる。したがって厚みが薄くかつ吸収効率の高い電磁波吸収体を実現することができる。
【００５２】
また本発明によれば、ＦＤＴＤ解析法による計算により導体素子の新規な組合せを提案し、この結果従来からあるパターンを用いた電磁波吸収体よりも（磁性）損失材層を薄くでき、電磁波吸収体の全体厚みをさらに薄くすることができる。
【００５３】
また本発明によれば、電磁波吸収体の設置場所の影響を受けて、導体素子の共振周波数が変化することが防ぐことができる。
【００５４】
また本発明によれば、導体素子の導電率を高くし、受信効率を高くすることができる。
そして金属から成る導体素子によれば、導体素子における１０，０００Ｓ／ｍ以上の導電率を安定して得られる。
【００５５】
また本発明によれば、厚さが、０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下であるので、薄型および軽量で、柔軟性が高く、かつ強度的に優れた電磁波吸収体を実現することができ、取扱を容易に、施工性に優れ、かつ設置場所の制限の少ない電磁波吸収体を実現することができる。
【００５６】
また本発明によれば、質量が、０．２ｋｇ／ｍ^２以上５ｋｇ／ｍ^２であるので、薄型および軽量で、柔軟性が高く、かつ強度的に優れた電磁波吸収体を実現することができ、取扱を容易に、施工性に優れ、かつ設置場所の制限の少ない電磁波吸収体を実現することができる。
【００５９】
また本発明によれば、各導体素子間の間隔寸法の調整によって、共振周波数の低周波数化が可能であり、電磁波吸収体の全体の厚みを薄くすることができる。
【００６０】
また本発明によれば、損失材の特性値が、電磁波の吸収効率が高くなるように決定されており、電磁波を効率よく吸収することができる。
【００６１】
また本発明によれば、難燃性、準不燃性または不燃性が付与されており、建物内装材またはそれに積層して好適に用いることができる。
【００６２】
また本発明によれば、電磁波吸収体を用いて、高い吸収効率で、電磁波を吸収することができる。
【００６３】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に従う電磁波吸収体の好適な実施形態について説明する。図１は、本発明の実施の一形態の電磁波吸収体１の断面図である。この電磁波吸収体１は、厚み方向（積層方向）一方である図１の上方側である電磁波入射側から、第１導体素子層６と、第１損失材層５と、電磁波反射層である電磁波反射板２とが、この順序で積層した構成される。第１の導体素子層６には、後述するように二種類の複数の金属製導体素子３０，３１を含む第１導体素子群１２が形成されており、各導体素子３０，３１の相間関係を最適化することによって、第１損失材層５を薄くし、電磁波吸収体１の厚みを小さくすることができる。第１導体素子層６の電磁波入射側（図１の上方）には、さらに電磁波を反射する層でない表面層７が形成されてもよい。
【００６４】
電磁波吸収体１は、さらに第２導体素子層４と、第２損失材層３とをさらに有する。各層２〜６は、電磁波入射側から、第１導体素子層６、第１損失材層５、第２導体素子層４、第２損失材３および電磁波反射板２の順序で積層され、このような積層構造で電磁波吸収体１が構成される。第２導体素子層４には、後述する複数の金属製導体素子１９を含む第２導体素子群１８が形成される。各導体素子１９，３０，３１の相間関係を最適化することによって、第１損失材層５はもちろん、第２損失材層３を薄くすることができ、電磁波吸収体１の厚みを小さくすることができる。
【００６５】
第１および第２損失材層３，５は、それぞれ電磁波のエネルギを損失させる損失材であり、ともに誘電性損失材（以下「誘電損失材」という場合がある）であってもよいし、ともに磁性損失材であってもよいし、いずれか一方が誘電性損失材でいずれか他方が磁性損失材であってもよい。本実施の形態では、第１損失材層５は、磁性損失材であり、第２損失材層３は、誘電性損失材である。
【００６６】
本発明の実施の他の形態では、電磁波吸収体は、図１の実施の形態における電磁波反射板２を含まず、このような電磁波反射板２を含まない電磁波吸収体が、第２損失材層３の電磁波入射側（図１の上方）とは反対側（図１の下方）の表面部で、電磁波遮蔽性能を有する物体の面上に設置されるように構成されてもよい。電磁波遮蔽性能を有する物体は、たとえば導電性反射板２と同様な構成を有してもよく、たとえば金属板などによって実現されてもよい。導電性反射板２が設けられる構成と同様の効果を達成する。
【００６７】
図２は、図１に示される本発明の実施の一形態の電磁波吸収体１を構成する第１導体素子層６を示す正面図である。図３は、図１および図２に示される実施の形態における導体素子層６の一部を拡大して示す斜視図である。この第１導体素子層６は、板状基材１１の電磁波入射側の表面上に、金属製の第１導体素子群１２が形成される。板状基材１１は、たとえば合成樹脂である誘電体から成っており、この板状基材１１もまた誘電性の損失材である。第１導体素子群１２は、十文字導体素子（以下「十文字素子」という場合がある）３０と、方形導体素子（以下「方形素子」という場合がある）３１とを有する。
【００６８】
十文字素子３０は、十文字形状に形成され、複数の十文字素子３０が、相互に間隔（以下「十文字素子間隔」という）ｃ２ｘ，ｃ２ｙをあけて設けられる。さらに詳細には、十文字素子３０は、放射状に延びる部分３２を、相互に突合せるようにし、互いに突合わされる放射状に延びる部分３２が、十文字素子間隔ｃ２ｘ，ｃ２ｙあけている。さらに具体的に述べると、たとえばこの実施の形態では、十文字素子３０は、相互に垂直なｘ方向およびｙ方向に沿う放射状である＋字状に形成され、ｘ方向に十文字素子間隔ｃ２ｘをあけ、ｙ方向に十文字素子間隔ｃ２ｙをあけて、行列状に規則正しく配置されてもよい。
【００６９】
十文字素子３０は、ｘ方向に細長く延びる長方形の形状部分１４と、ｙ方向に細長く延びる長方形の形状部分１５とが、それらの各形状部分１４，１５の図心を重ねて、交差部分１６で直角に交差する形状である。各形状部分１４，１５は、交差部分１６において垂直な軸線まわりに９０度ずれており、同一形状を有する。各形状部分１４，１５の幅ａ１ｙ，ａ１ｘは、等しく、たとえば２．５ｍｍであり、各形状部分１４，１５の長さａ２ｘ，ａ２ｙは、等しく、たとえば１６ｍｍである。十文字導体素子３０の十文字素子間隔は、ｘ方向の間隔ｃ２ｘとｙ方向の間隔ｃ２ｙが、等しく、たとえば１．０ｍｍである。
【００７０】
方形導体素子３１は、十文字導体素子３０に囲まれる領域に、十文字導体素子３０から間隔（以下「放射方形間隔」という）ｃ１ｘ，ｃ１ｙをあけて配置され、十文字導体素子３０に囲まれる領域を塗潰すように設けられる。さらに詳細には、十文字パターン部に囲まれる領域に対応する形状に形成される。さらに具体的に述べると、たとえばこの実施の形態では、十文字導体素子部３０が前述のような＋字状であり、十文字導体素子３０に囲まれる領域は長方形であり、これに対応する形状、つまり放射方形間隔ｃ１ｘ，ｃ１ｙが全周にわたって同一となる形状に形成される。各形状部分１４，１５が前述のように同一形状である場合、十文字導体素子３０に囲まれる領域は、正方形となり、方形導体素子３１は、正方形となる。方形導体素子３１は、縁辺部が、ｘ方向およびｙ方向のいずれかに延びるように配置されている。
【００７１】
方形導体素子３１は、ｘ方向の寸法ｂ１ｘとｙ方向の寸法ｂ１ｙとが、等しく、たとえば１２．５ｍｍである。十文字導体素子３０と方形導体素子３１との放射方形間隔は、ｘ方向の間隔ｃ１ｘとｙ方向の間隔ｃ１ｙとが、等しく、たとえば１．０ｍｍである。
【００７２】
十文字素子３０は、多角形状であり、各形状部分１４，１５の両端部の各角部分８０、および交差部１６の角部分８１が、先鋭状、つまり角を成してエッジ状に形成される。また方形素子３１は、多角形、具体的には正方形であり、各角部分８２が、先鋭状、つまり角を成してエッジ状に形成される。このように各導体素子３０，３１は、全ての角部分８０，８１，８２が、角を成してエッジ状に形成される。
【００７３】
図４は、図１〜図３に示される実施の形態における電磁波吸収体１を構成する第２導体素子層４の正面図である。図５は、図４に示される第２導体素子層４の一部を拡大して示す斜視図である。第２導体素子層４は、板状基材１７の電磁波入射側の表面に金属製の第２導体素子群１８が形成されて、構成される。板状基材１７は、たとえば合成樹脂である誘電体から成っており、この板状基材１１もまた誘電性の損失材である。第２導体素子１８は、単一種類の幾何学模様の導体素子（以下「中間導体素子」という場合がある）１９が、ｘ方向およびｙ方向に間隔（以下「第２の導体素子間隔」という）ｄ１ｘ，ｄ１ｙをあけて行列状に規則正しく配置されて構成される。
【００７４】
各金属製導体素子部１９は、正方形状であり、ｘ方向の長さｅ１ｘとｙ方向の長さｅ１ｙとは等しく、たとえば８．０ｍｍである。またｘ方向およびｙ方向に隣接する各形状１９の相互の間隔である第２の導体素子間隔は、ｘ方向の間隔ｄ１ｘとｙ方向の間隔ｄ１ｙとが、等しく、たとえば９．０ｍｍである。
【００７５】
第１導体素子群１２における各導体素子３０，３１のｘ方向およびｙ方向の配置間隔（ピッチ）と、第２導体素子群１８における各導体素子１９のｘ方向およびｙ方向の配置間隔（ピッチ）とは、等しい。第１導体素子層６と、第２導体素子層４とは、第１導体素子群１２の方形導体素子３１の図心と、第２導体素子群１８の各導体素子１９の図心とが、図３に仮想線７０で示すように、ｘ方向およびｙ方向に関して一致するように設けられる。
【００７６】
第１導体素子群１２の十文字導体素子３０は、十文字導体素子であり、第１導体素子群１２の方形導体素子３１と第２導体素子群１８の中間導体素子１９は、方形導体素子である。このように電磁波吸収体１では、複数の導体素子１９，３０，３１が、相互に分離される状態で、電磁波入射方向と交差する方向に、さらに加えて電磁波入射方向に並べて配置される。各導体素子１９，３０，３１を含んで素子受信手段１００が構成される。これらの各導体素子１９，３０，３１に近接して、損失材３，５，１１，１７が設けられる。
【００７７】
このように電磁波吸収体１では、素子受信手段１００によって、各導体素子１９，３０，３１の共振周波数と同一の周波数の電磁波を、効率よく受信することができる。この素子受信手段１００に近接して、損失材３，５，１１，１７が設けられており、素子受信手段１００によって受信される電磁波のエネルギが損失される。言い換えるならば電磁波のエネルギを熱エネルギに変換して吸収することができる。このように素子受信手段１００を用いることによって電磁波を効率よく受信して吸収することができる。さらに１種類の導体素子ではなく、複数種類、本実施の形態では十文字状と方形状の導体素子を有するので、それぞれの特性を生かして、電磁波を効率よく受信し、効率よく吸収することができる。
【００７８】
このように電磁波の吸収効率を高くすることができるので、高い電磁波吸収性能を得ることができ、薄型化および軽量化を図ることができ、さらに損失材の材質の選択の自由度が高くなって、柔軟でかつ強度的に優れ、施工性に優れた電磁波吸収体を得ることができる。たとえば本実施の形態では、電磁波吸収体１は、全体の厚さが、０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下であり、単位面積あたりの質量が、０．２ｋｇ／ｍ^２以上５ｋｇ／ｍ^２以下であるシート状に形成される。
【００７９】
図６は、導体素子の導電率（σ）の違いと電磁波吸収性能の関係を示すシミュレーション結果（計算値）のグラフである。導体素子の導電率を上げると、初期は受信素子として機能するよりも表面層の誘電率を向上させる効果があり、ある周波数で整合がとれ、吸収特性が増すもののその吸収周波数の低周波数化の効果は見られない。この段階では薄型化の効果は小さい。さらに導体素子の導電率を上げると、具体的には１０，０００Ｓ／ｍ以上にすると、受信素子として効果的に機能し、低周波数化および高吸収特性の実現がみられる。一般に電磁波吸収体は、その厚みを厚くすると吸収周波数は低周波数側にシフトし、逆に薄くすると吸収周波数は高周波数側に動く傾向がある。つまり吸収周波数を固定したまま薄くするためには、厚み以外の因子が必要であり、たとえば本発明の導体素子の様に低周波数化効果を有するものを使用することが好ましいといえる。
【００８０】
各導体素子１９，３１は、方形受信素子の外周長が吸収すべき電磁波に対して共振するように最適化されて、前述の寸法に決定されている。したがって前記寸法は、一例であり、吸収すべき電磁波の周波数に基づいて、その周波数と共振周波数が一致するように決定される。また各導体素子１９，３０，３１間の間隔もまた、吸収すべき電磁波の周波数に基づいて、受信効率が高くなるように決定されている。また損失材３，５，１１，１７の特性、具体的には材質などに基づく複素比誘電率または複素比透磁率、厚みなどは、吸収すべき電磁波の周波数に基づいて、受信効率が高くなるように決定されている。このように導体素子１９，３０，３１の寸法および間隔寸法が決定され、また損失材３，５，１１，１７が構成され、電磁波を効率よく受信することができる。
【００８１】
このとき各導体素子１９，３０，３１全ての共振周波数が同一になるようにして、その周波数の電磁波を極めて高い受信効率で受信できるようにしてもよい。また各導体素子１９，３０，３１毎に共振周波数が異なるようにして、その吸収可能な電磁波の広域を図るようにしてもよい。
【００８２】
また電磁波反射板２を設ける構成、また電磁波反射板２を設けない場合には、電磁波遮蔽性能を有する物体の面上に設置するよう構成する。これによって、素子受信手段１００の形状および寸法などの決定、つまり設計が容易に成る。また電磁波反射板２を用いる構成では、電磁波吸収体１の設置場所の影響を受けて、導体素子１９，３０，３１の共振周波数が変化することが防がれる。たとえば電磁波吸収体１を、建物内装材に設けても、その内装材の複素比誘電率などの影響を受けて、導体素子の共振周波数が変化してしまうことを防ぐことができる。
【００８３】
また第１の導体素子群１２において、十文字導体素子３０は、前述のように放射状に延びる部分を相互に突合せるように配置され、方形導体素子３１は、十文字導体素子３０に囲まれる領域に対応する形状に形成される。このような配置は、十文字導体素子３０と方形導体素子３１の組み合わせで、受信効率が最適（高くなる）組み合わせである。したがって吸収効率の高い、電磁波吸収体を実現することができる。また十文字導体素子３０がｘ方向およびｙ方向に沿って放射する配置であるとともに方形導体素子３１の縁辺部がｘ方向およびｙ方向に延びるように配置されており、ｘ方向およびｙ方向に偏波する電磁波の受信効率が高くすることができる。
【００８４】
図７は、二種類の導体素子の位置関係と電磁波吸収性能の関係（計算値）を示すグラフである。図７では、放射方形間隔ｃ１ｘ，ｃ１ｙを、「Δ」で示す。図７から明らかなように、本発明の二種類の導体素子３０，３１の位置関係効果および形状効果は以下のように確認している。位置関係については、ｃ１ｘ＝ｃ１ｙにおいて、ｃ１ｘを０．５、１．０、１．５および２．０とした場合、素子同士が近接すると、吸収量は多少低下するが、吸収ピークが低周波数側にシフトする。この放射方形間隔ｃ１ｘ，ｃ１ｙの選択は、吸収ピーク位置の制御方法として使用できる。したがって放射方形間隔ｃ１ｘ，ｃ１ｙの選択によって、電磁波吸収体１の厚みを薄く保ったまま、吸収周波数の低周波数化を図ることができる。
【００８５】
図８は、本発明の他の形態の第１導体素子層の導体素子３０，３１を示す正面図である。本実施の形態は、図１〜図７の実施の形態と類似しており、第１導体素子層の導体素子３０，３１の形状が異なる点以外は、同様の構成であり、同一の符号を用いる。図１〜図７では、各導体素子３０，３１は、多角形状であり、各角部分が先鋭状に形成されたけれども、本実施の形態の十文字導体素子３０および方形導体素子３１は、略多角形状であり、少なくとも１つ、具体的には、全ての角部分８０，８１，８２が、吸収すべき電磁波の周波数に応じた曲率半径の弧状に形成されている。このような形状であってもよく、図１〜図７の構成と同様の効果を達成する。
【００８６】
図９は、本発明のさらに他の形態の導体素子３０，３１を示す正面図である。本実施の形態は、図１〜図７の実施の形態と類似しており、第１導体素子層の導体素子３０，３１の形状が異なる点以外は、同様の構成であり、同一の符号を用いる。本実施の形態の十文字素子３０および方形素子３１は、略多角形状であり、少なくとも１つの角部分が、吸収すべき電磁波の周波数に応じた曲率半径の弧状に形成されている。
【００８７】
具体的に述べると、方形素子３１の全ての角部分８２が弧状に形成されるとともに、十文字素子３０の各形状部分１４，１５の交差部の角部分８１が弧状に形成される。この交差部１６の角部分における曲率半径Ｒ８１は、各形状部分１４，１５の交差部１６からの突出量と同一である。各形状部分１４，１５の両端部の角部分８０は、先鋭状に形成されている。つまり十文字素子３０は、エッジを有する。このような形状であってもよく、図１〜図７の構成と同様の効果を達成する。
【００８８】
図１０は、本発明のさらに他の形態の導体素子３０，３１を示す正面図である。本実施の形態は、図１〜図７の実施の形態と類似しており、第１導体素子層の導体素子３０，３１の形状が異なる点以外は、同様の構成であり、同一の符号を用いる。本実施の形態の十文字素子３０および方形素子３１は、図１０に示す形状と類似している。図１０の構成では、十文字素子３０の各形状部分１４，１５の両端部の角部分８０は、先鋭状に形成されたが、本実施の形態では、弧状に形成される。その他は、同様である。このような形状であってもよく、図１〜図７の構成と同様の効果を達成する。
【００８９】
図１１は、導体素子の形状と電磁波吸収性能の関係（計算値）を示すグラフである。図１１には、十文字素子３０の各形状部分１４，１５の両端部の角部分８０だけが弧状に形成され、その曲率半径Ｒが異なる場合の電磁波吸収特性を示す。この導体素子の形状効果については、図１１のとおり、角部分８０の曲率半径Ｒ＝１．２５の場合がＲのない形状（図１〜図７）の場合より高性能を示す。曲率を付与するとＱ値の低下が起こり、吸収量が下がると予測されたが、逆の結果となる。これは共振する電流経路が円滑化し、電流が連続的に流れることになったためである。このように導体素子３０，３１の角部分を、吸収すべき電磁波の周波数に応じて、換言すれば導体素子３０，３１の全体的な形状おおよび寸法に応じて決定することによって、電磁波の吸収効率を高くすることができる。また図９から明らかなように、角部分の曲率半径によって吸収する電磁波の周波数、つまり吸収ピークが変化するので、この角部分の曲率半径の選択によって、吸収する周波数の調整が可能である。
【００９０】
図１２は、導体素子の角部分の曲率半径と電磁波吸収性能の関係（計算値）を示すグラフである。Defaultは、図１〜図７に示す導体素子３０，３１であって、全ての角部分８０〜８２が先鋭状に、つまりエッジ状に形成される場合を示し、パターンエッジなしは、全ての角部分８０〜８２が弧状に形成される場合を示し、パターンエッジありは、十文字導体素子３０の各形状部分１４，１５の両端部の角部分８０がエッジ状に形成され、他の角部分８１，８２が弧状に形成される場合を示す。また角部分８２の曲率半径Ｒ８２が１．２５ｍｍの場合と、角部分８２の曲率半径Ｒ８２が最大の場合とを示す。方形導体素子３１における角部分８２の曲率半径Ｒ８２は、十文字導体素子３０との間隔が一定（一様）になるように、十文字導体素子３０の交差部１６における角部分８１の曲率半径Ｒ８１に依存して決定される。十文字導体素子３０の交差部１６における角部分８１の曲率半径Ｒ８１の最大値は、各形状部分１４，１５の交差部１６からの突出量であり、この場合の方形導体素子３１の角部分８２の曲率半径Ｒ８２の値が、その角部分８２の曲率半径Ｒ８２の最大値である。図１２からも明らかなように、図１１の結果と同様に、全ての角部分８０〜８２をエッジ状に形成する場合に比べて、角部分８０〜８２を弧状に形成する場合の方が、電磁波の吸収効率が高くなることがわかる。
【００９１】
図１３は、十文字導体素子３０の各形状部分１４，１５の長さａ２ｘ，ａ２ｙと電磁波吸収性能の関係（計算値）を示すグラフである。Default、パターンエッジなしおよびパターンエッジありは、図１２と同様の意味である。Lengthは、各形状部分１４，１５の長さａ２ｘ，ａ２ｙを意味し、単位はｍｍである。図１３から明らかなように、方形導体素子３１の角部分８２を弧状に形成することによって、吸収ピークが高周波数側にシフトするが、吸収効率を高くできることがわかる。また各形状部分１４，１５の長さａ２ｘ，ａ２ｙが大きくなるにつれて、吸収ピークが低周波数側にシフトすることがわかる。さらに方形導体素子３１の角部分８２を弧状にし、これによる吸収ピークの高周波数側へのシフト分を補正するように、各形状部分１４，１５の長さａ２ｘ，ａ２ｙを大きくして低周波数化を図ることによって、方形導体素子３１の角部分８２をエッジ状とする場合に比べて、吸収効率を高くできることがわかる。
【００９２】
図１４は、本発明のさらに他の形態の導体素子３０，３１を示す正面図である。本発明の実施の他の形態として、たとえば方形導体素子３１および中間導体素子１９の少なくともいずれか一方を、十文字導体素子３０に対して角変位させ、縁辺部がｘ方向およびｙ方向と交差する方向に延びるように配置してもよい。たとえば図１４に示すように、図８に示す各角部分８０〜８２が弧状に形成される構成において、方形導体素子３１を各縁辺部がｘ方向およびｙ方向に対して４５度傾斜するように配置してもよい。またたとえば図３に仮想線７１で示すように、各角部分８０〜８２がエッジ状に形成される構成において、方形導体素子３１を各縁辺部がｘ方向およびｙ方向に対して４５度傾斜するように配置してもよい。いずれの場合にも、方形導体素子３１を角変位させることによって、偏波方向による受信効率の差の発生を抑制することができる。
【００９３】
また本発明の実施のさらに他の形態として、電磁波吸収体は、たとえば難燃剤または難燃助剤が、損失材層３，５などに添加されて、難燃性、準不燃性または不燃性が付与されている。これによって建物内装材として好適に用いることができる。
【００９４】
難燃剤としては特に限定されることはなく、リン化合物、ホウ素化合物、臭素系難燃剤、亜鉛系難燃剤、窒素系難燃剤、水酸化物系難燃剤等が適宜量使用できる。リン化合物としては、リン酸エステル、リン酸チタンなどが挙げられる。ほう素化合物としては、ホウ酸亜鉛などが挙げられる。臭素系難燃剤としては、ヘキサブロモベンゼン、デカブロモベンジルフェニルエーテル、デカブロモベンジルフェニルオキサイド、テトラブロモビスフェノール、臭化アンモニウムなどが挙げられる。亜鉛系難燃剤としては、炭酸亜鉛、酸化亜鉛若しくはホウ酸亜鉛等が挙げられる。窒素系難燃剤としては、たとえばトリアジン化合物、ヒンダードアミン化合物、若しくはメラミンシアヌレート、メラミングアニジン化合物といったようなメラミン系化合物などが挙げられる。水酸化物系難燃剤としては、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどが挙げられる。
【００９５】
本発明の構成材料のうち、第１損失層５は、ポリマー、木材、石膏材等の誘電材で、複素比誘電率を有するものであれば使用可能である。実部比誘電率が上がると虚部比誘電率も上がり、誘電損失性が大きくなる。複素比誘電率を上げるためにポリマー等に充填される誘電損失材料としては、たとえばファーネスブラックやチャンネルブラックなどのカーボンブラック、ステンレス鋼や銅やアルミニウム等の導電粒子、グラファイト、カーボン繊維、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム等を用いることができる。本発明で好ましく使用する誘電損失材料は、カーボンブラックであり、特に窒素吸着比表面積（ＡＳＴＭ（American Society for Testing and Materials） Ｄ３０３７−９３）が１００〜１０００ｍ^２／ｇ、ＤＢＰ吸油量（ＡＳＴＭ Ｄ２４１４−９６）が１００〜５００ｃｍ^３／１００ｇであるカーボンブラックが好適である。
【００９６】
ＤＢＰ吸油量というのは、可塑剤の一種であるＤＢＰ（dibutyl phthalateの略）の吸収量（単位ｃｍ^３／１００ｇ）である。たとえば昭和キャボット社製の商品名ＩＰ１０００およびライオン・アクゾ社製商品名ケッチェンブラックＥＣなどを使用している。窒素吸着比表面積が１００ｍ^２／ｇ以下の場合は充分な複素比誘電率が得られず、１０００ｍ^２／ｇ以上の場合は誘電損失材料の分散性が著しく悪くなる。ＤＢＰ吸油量が１００ｃｍ^３／１００ｇ以下の場合は充分な複素比誘電率が得られず、５００ｃｍ^３／１００ｇ以上の場合は加工性が著しく悪くなる。
【００９７】
虚部比誘電率が大きくなると導電性が発現してきて、結果として電磁波吸収性能が著しく損なわれる。誘電損失効果を上げるには限界があり、複素比透磁率との関係で最適化することになる。
【００９８】
第１損失材層５は、誘電損失材と併用して、あるいは独立に磁性損失材を用いることができる。磁性損失性（高虚部比透磁率）を付与するためには、ポリマー、石膏、セメント等に磁性損失材料を充填して作成することができる。充填される磁性損失材料としては、たとえばフェライト、鉄合金、純鉄、酸化鉄などの強磁性材料の粒子が挙げられる。本発明で好ましく用いるフェライトとしては、低コストで複素比透磁率の高いソフトフェライト系材料であるＭｎ−Ｚｎフェライト（比重＝５）である。フェライトの寸法としては、０．１〜１００μｍの平均粒径のものが好適であり、より好ましくは１〜１０μｍである。平均粒径が０．１μｍ未満であるものは分散性に劣り、１００μｍを超すと加工性が悪くなる。
【００９９】
本発明においては、上述の磁性損失材料を用いたが、これに限定されることはなく、他の種類および形状の磁性損失材料を用いることも、または併用することも可能である。
【０１００】
本発明の電磁波吸収層とも呼ばれる第１損失材層５に複素比透磁率を付与するために、磁性損失材料を用いることを条件としているが、磁性損失材料は重く、多量に配合すると電磁波吸収体の重量を著しく増加することになる。そこで磁性損失材料の添加量を最小限とし、適宜の量の誘電損失材料を併用するという配合を用いてもよい。具体的には、本発明ではカーボンブラックとＭｎ−Ｚｎフェライトの併用、そしてグラファイトとＭｎ−Ｚｎフェライトの併用を用いている。
【０１０１】
第１損失材層５に使用されるポリマー材料（ビヒクル）としては、合成樹脂、ゴム、および熱可塑性エラストマーを使用している。たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、およびこれらの共重合体、ポリブタジエンおよびこれらの共重合体等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂やビチュメン、電子線またはＵＶ架橋ポリマー等が挙げられる。
【０１０２】
前記ゴムとしては、たとえば天然ゴムのほか、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、塩素化ポリエチレンゴム、水素添加ニトリルゴム、シリコンゴムなどの各種合成ゴム単独、もしくはこれらのゴムを各種変性処理にて改質したものが使用できる。
【０１０３】
熱可塑性エラストマーとしては、たとえば塩素化ポリエチレン、ポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系などの各種熱可塑性エラストマーを用いることができる。
【０１０４】
これらのポリマーは単独で使用するほか、複数をブレンドして用いることができる。樹脂および熱可塑性エラストマー材料には、必要に応じて可塑剤、さらには、安定剤、補強用充填剤、流動性改良剤、難燃剤などを適宜添加した樹脂組成物として使用することができる。ゴム材料には、加硫剤のほか、加硫促進剤、老化防止剤、軟化剤、可塑剤、充填剤、着色剤、難燃剤などを配合することができる。
【０１０５】
第１損失材層５は、前記ポリマー以外の、石膏材、セメント材等から成ってもよく、充填材を配合することが可能な材料を適宜選択することもできる。
【０１０６】
磁性損失材料および誘電損失材料のポリマー材料への配合量は、導体素子層を付与した構成で、所望の特定周波数帯域において高い吸収性能（高い受信効率）が得られるように決定すればよい。すなわち、磁性損失材料および誘電損失材料の配合量が適正量よりも少ない場合は、材料の複素比誘電率および複素比透磁率が実部、虚部共に低くなりすぎて、各金属製導体素子層６，４によっても、対象とする電磁波の周波数に整合できなくなり、逆に、磁性損失材料および誘電損失材料の配合量が適正量よりも多い場合は、材料の複素比誘電率および複素比透磁率が実部、虚部ともに高くなりすぎて、対象とする電磁波の周波数に整合できなくなる。これらの配合量を調節して、広帯域にわたり電磁波を吸収できる電磁波吸収体１を実現することによって、要求される高い厚み精度の問題を回避し、より容易に電磁波吸収体１を製造することができる。
【０１０７】
第２損失材層３についても、第１損失材層５と同様の損失材を用いることができ、同一の損失材であってもよいし、異なる損失材であってもよい。用途に合わせ、塩化ビニル樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、木材、石膏、セメント、セラミックス、不織布、発泡樹脂、断熱材、難燃紙を含む紙、ガラスクロス等の導電性を有さない誘電材料であれば使用できる。もちろん誘電損失材や磁性損失材を適宜配合することもできる。
【０１０８】
電磁波反射板２は、金、白金、銀、ニッケル、クロム、アルミニウム、銅、亜鉛、鉛、タングステン、鉄などの金属であってもよく、樹脂に上記金属の粉末、導電性カーボンブラックの混入された樹脂混合物、あるいは導電性樹脂のフィルム等であってもよい。上記金属等が、板、シート、フィルム、不織布、クロス等に加工されたものであってもよい。また金属箔とガラスクロスを組み合わせた形態でもよい。あるいはまた合成樹脂性フィルム上に、膜厚たとえば６００Åの金属層が形成された構成を有してもよい。また、導電インク（導電率が１０，０００Ｓ／ｍ以上）を基板上に塗布した構成であってもよい。
【０１０９】
上述の電磁波反射板２の構成材料を用いて、導体素子層６および導体素子層４の第１および第２の金属製導体素子を形成することができる。第１および第２の金属製導体素子は、フィルム上にアルミニウムなどの蒸着、エッチング処理もしくはスクリーン印刷、グラビア印刷、インクジェット等の方法で形成されてもよい。しかしこれらに限定されることはなく、たとえば第１および第２導体素子群の各素子模様を電磁波吸収層５もしくは誘電体層３に直接蒸着、印刷、および塗工させ、基材となるフィルムを用いずに、利用することも可能である。
【０１１０】
以下に本件発明者の実験結果を述べる。
実施例１
電磁波反射板２は、たとえばアルミニウム蒸着ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムである。第２損失材層３は、ポリエチレン樹脂の発泡体を使用し、その複素比誘電率（実部）εは、１．２５（２．４ＧＨｚ）であり、厚さは１．５ｍｍである。第１損失材層５は、クロロプレンゴム１００重量部と、誘電損失材料としてケッチェンブラックＥＣ（ライオン・アクゾ製商品名）８重量部、磁性損失材料としてフェライト（戸田工業製商品名ＫＮＳ−４１５）粉末１００重量部とを混練し、シート状（１ｍｍ厚）に加硫成型して用いる。
【０１１１】
この時点で、加硫ゴムシートの複素比誘電率および複素比透磁率を同軸管法（Ｓパラメータ法）により測定した。その結果と電磁波吸収体１の積層条件を考慮し、電磁波解析により整合をとるための最適値条件を求めた。この計算結果に基づいて第１導体素子層６および第２導体素子層４の金属製導体素子１２，１８の寸法を決定し、それらの各導体素子層６，４を作成した。
【０１１２】
第１導体素子層６は、膜厚１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム基材１１上に厚み６００Åのアルミニウムで構成した。第１導体素子群１２の各素子３０，３１の寸法は、各形状部分１４，１５の幅ａ１ｙ，ａ１ｘは、２．５ｍｍであり、十文字素子間隔ｃ２ｘ，ｃ２ｙは、１ｍｍであり、したがって第１導体素子群１２は、各形状部分１４，１５の長さｂ２ｘ，ｂ２ｙに１ｍｍを加算した配置間隔で形成される。方形導体素子３１のｘ方向およびｙ方向の寸法（一辺の寸法）ｂ１ｘ，ｂ１ｙは、１２．５ｍｍである。放射方形間隔ｃ１ｘ，ｃ１ｙは、１ｍｍである。
【０１１３】
第２導体素子層４は、膜厚１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム基材１７上に厚み６００Åのアルミニウムで構成した。第２導体素子群１８は、各導体素子１９のｘ方向およびｙ方向の寸法（一辺の寸法）ｅ１ｘ，ｅ１ｙは、各形状部分１４，１５の長さａ２ｘ，ａ２ｙの２分の１である。第２導体素子群１８は、各形状部分１４，１５の長さｂ２ｘ，ｂ２ｙに１ｍｍを加算した配置間隔で形成される。積層の際、第１導体素子群１２と第２導体素子群１８とは、前述のように配置されて積層される。
【０１１４】
さらに第１導体素子層６、第１損失材層５、第２導体素子層４、第２損失材層３（ＰＥＴ）、電磁波反射板２の順に積層して電磁波吸収体１を、図１のように構成した。電磁波吸収体１の総厚み（表面誘電体層７を除く）は約２．５ｍｍである。この実施例では、厚さ１．８ｍｍの表面層７を設けており、その複素比誘電率（実部）εは、４（２．４ＧＨｚ）である。つまりこの例では、表面層７もまた、損失材である。
【０１１５】
図１５は、実施例１の電磁波吸収体１の電磁波吸収特性を示すグラフである。図９において、横軸は電磁波の周波数であり、縦軸は電磁波の吸収性能を表す反射特性を示す。図９は、各形状部分１４，１５の長さｂ２ｘ，ｂ２ｙを変化させるとともに、これに依存する諸元を変化させた場合の垂直入射の場合のシミュレーション結果（電磁界解析ソフトＭｉｃｒｏ−ｓｔｒｉｐｅｓ（登録商標）使用）である。図９では、各形状部分１４，１５の長さｂ２ｘ，ｂ２ｙが等しいので、「ｂ２」として示す。
【０１１６】
この結果より、電磁波吸収体１の総厚みを約２．５ｍｍと薄くして、垂直入射で１５ｄＢ以上の吸収特性、換言すれば−１５ｄＢ以下の反射係数の電磁波吸収体１を得ることができる。
【０１１７】
図１６（１）および図１６（２）は、にフリースペース法による実測結果を示すグラフである。電磁波吸収性能はフリースペース法による。フリースペース法は、自由空間に置かれた測定試料である電磁波吸収体１に平面波を照射し、そのときの反射係数および透過係数を、周波数、入射角度、偏波を変化させた測定し、材料の複素比誘電率および複素比透磁率を得る方法であり、こうして得られた複素比誘電率および複素比透磁率とから、電磁波吸収体１の電磁波吸収量を計算して求める。このときＴＥ波とＴＭ波での測定を行っている。使用した機器は、ネットワークアナライザ（アジレントテクノロジー社製商品名ＨＰ８７２２Ｄ）であり、アンテナはダブルリジッドアンテナである。電波吸収体である測定試料の長方形の各辺のサイズは、５００×５００（ｍｍ）および１０００×１０００（ｍｍ）である。
【０１１８】
このように十文字導体素子３０と方形導体素子３１とを含む第１導体素子群１２を有する素子受信手段１００、異なる観点から見れば第１導体素子群１２を有する第１導体素子層６を設けることによって、従来の技術（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０および特許文献１１）のパターン、＋字状部だけのパターンおよび閉ループ（□）だけのパターンでは、垂直入射で１５ｄＢ以上の吸収特性を達成するために４ｍｍ以下にすることができなかった２．４ＧＨｚ帯用電磁波吸収体１の総厚みを約２．５ｍｍと小さくすることができた。
【０１１９】
この電磁波吸収体１は、無線ＬＡＮで用いられる周波数（２．４ＧＨｚ）に対しても１０ｄＢ以上の吸収特性を達成することが明らかであり、有用である。しかも前述のように薄く成形でき、重量も３．６ｋｇ／ｍ^２と軽量化を達成している。さらに総厚みを小さくすることができるので、現場での簡単な工具による裁断加工が可能であり、加工性にも優れている。さらに引き裂き強度が７８Ｎ／ｍｍ（ＪＩＳ Ｋ ６２５４）と優れている。
【０１２０】
実施例２
実施例２は、導体素子の形状の実施例１と同じ第１導体素子層６を用い、第２導体素子層４を用いない構成である。図１７は、第２導体素子層４のない構成での結果を示すグラフである。第１損失材層５は二層で構成され、第１導体素子層６に近い層がフェライトおよびカーボンブラックを添加したＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）０．５ｍｍ厚とフェライトを添加しないＰＥＴ２ｍｍ厚からなる総厚２．５ｍｍ厚の電磁波吸収体１である。ＰＶＣ層の誘電率は実部が１６、虚部が３（２．４ＧＨｚ）、透磁率は実部が１．４３、虚部が０．５（２．４ＧＨｚ）であり、ＰＥＴの誘電率は３．１（２．４ＧＨｚ）、透磁率は実部が１、虚部が０（２．４ＧＨｚ）である。
【０１２１】
この結果より、電磁波吸収体１の総厚みを約２．５ｍｍと薄くして、垂直入射で１０ｄＢ以上の吸収特性、換言すれば−１０ｄＢ以下の反射係数の電磁波吸収体１を得ることができる。
【０１２２】
以上のように薄く成形でき、重量も３．３ｋｇ／ｍ^２と軽量化を達成している。また現場での簡単な工具による裁断加工が可能であり、加工性にも優れている。さらに引き裂き強度が５９Ｎ／ｍｍ（ＪＩＳ Ｋ ６２５４）と優れている。
【０１２３】
実施例３
実施例３は、導体素子の形状の実施例１と同じ第１導体素子層６を用い、第２導体素子層４を用いない構成である。図１８は、第２導体素子層４のない構成での結果を示すグラフである。第１損失材層５は二層で構成され、第１導体素子層６に近い層がフェライトおよびカーボンブラックを添加したＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）０．５ｍｍ厚とフェライトを添加しないＰＶＣ１ｍｍ厚からなる総厚１．５ｍｍ厚の電磁波吸収体１である。ＰＶＣ層の誘電率は実部が１６、虚部が３（２．４ＧＨｚ）、透磁率は実部が１、虚部が０（２．４ＧＨｚ）であり、ＰＥＴの誘電率は３．１（２．４ＧＨｚ）、透磁率は実部が１、虚部が０（２．４ＧＨｚ）である。
【０１２４】
この結果より、電磁波吸収体１の総厚みを約１．５ｍｍと薄くして、垂直入射で１０ｄＢ以上の吸収特性、換言すれば−１０ｄＢ以下の反射係数の電磁波吸収体１を得ることができる。
【０１２５】
以上のように薄く成形でき、重量も２．３ｋｇ／ｍ^２と軽量化を達成している。また現場での簡単な工具による裁断加工が可能であり、加工性にも優れている。さらに引き裂き強度が５３Ｎ／ｍｍ（ＪＩＳ Ｋ ６２５４）と優れている。
【０１２６】
実施例４
実施例４は、導体素子を実施例１および２と同じ形状とした第１導体素子層６を用い、第２導体素子層４を用いない構成である。図１９は、第２導体素子層４のない構成でのシミュレーション結果を示すグラフである。第１損失材層５は１層で構成され、フェライトを添加しないＥＶＡ樹脂２．５ｍｍ厚からなる総厚２．５ｍｍ厚の電磁波吸収体１である。ＥＶＡ樹脂層の誘電率は２．５（２．４ＧＨｚ）、透磁率は１（２．４ＧＨｚ）であり
この結果より、電磁波吸収体１の総厚みを約２．５ｍｍと薄くして、垂直入射で１０ｄＢ以上の吸収特性、換言すれば−１０ｄＢ以下の反射係数の電磁波吸収体１を得ることができる。
【０１２７】
以上のように薄く成形でき、重量も２．９ｋｇ／ｍ^２と軽量化を達成している。また現場での簡単な工具による裁断加工が可能であり、加工性にも優れている。さらに引き裂き強度が５６Ｎ／ｍｍ（ＪＩＳ Ｋ ６２５４）と優れている。
【０１２８】
比較例１
ループ構造のパターンを用い、これを第１導体素子層６に代えて用いた。ループ（正方形）のサイズは、外周部の一辺ａ５＝ｂ６＝１０ｍｍ、閉ループの導体部である形状部分２４，２５の線幅ｂ５＝ａ６＝１ｍｍ、各ループの間隔ｃ５＝ｃ６＝１２ｍｍである。さらに第１損失材層５は一層で、磁性ゴム（クロロプレンゴム１００重量部と、誘電損失材料としてケッチェンブラックＥＣ（ライオン・アクゾ製商品名）８重量部、磁性損失材料としてフェライト（戸田工業製商品名ＫＮＳ−４１５）粉末１００重量部とを混練し、シート状に加硫成型して作成）３ｍｍ厚を用いる。（磁性ゴムの同軸管法（Ｓパラメータ法）により求められた実部複素比誘電率が１４，虚部複素比誘電率が２である。）損失材層３として発泡ポリエチレンの厚み１．５ｍｍを用いた。
【０１２９】
この比較例においても高吸収性能を示すが（図２０）、電磁波吸収体１の総厚さが４．５ｍｍと厚く、重量も７ｋｇ／ｍ^２と重く、その結果柔軟性にも欠け、施工性にも劣るものであった。
【０１３０】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。したがって、前述の実施形態は、あらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は、請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。
【０１３１】
さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。
【０１３２】
本発明とこれらの目的とそれ以外の目的と、特色と利点とは、下記の詳細な説明と図面とから一層明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】 本発明の実施の一形態の電磁波吸収体１の正面図である。
【図２】 電磁波吸収体１を構成する第１導体素子層６を示す斜視図である。
【図３】 第１導体素子層６の一部を拡大して示す斜視図である。
【図４】 電磁波吸収体１を構成する第２導体素子層４の正面図である。
【図５】 第２導体素子層４の一部を拡大して示す斜視図である。
【図６】 導体素子の導電率の違いと電磁波吸収性能の関係（計算値）を示すグラフである。
【図７】 二種類の導体素子の位置関係と電磁波吸収性能の関係（計算値）を示すグラフである。
【図８】 本実施の他の形態の導体素子３０，３１を示す正面図である。
【図９】 本発明のさらに他の形態の導体素子３０，３１を示す正面図である。
【図１０】 本発明のさらに他の形態の導体素子３０，３１を示す正面図である。
【図１１】 導体素子の形状と電磁波吸収性能の関係（計算値）を示すグラフである。
【図１２】 導体素子の角部分の曲率半径と電磁波吸収性能の関係（計算値）を示すグラフである。
【図１３】 十文字導体素子３０の各形状部分１４，１５の長さａ２ｘ，ａ２ｙと電磁波吸収性能の関係（計算値）を示すグラフである。
【図１４】 本発明のさらに他の形態の導体素子３０，３１を示す正面図である。
【図１５】 実施例１の電磁波吸収体１の電磁波吸収特性（計算値）を示すグラフである。
【図１６】 実施例１の電磁波吸収体１の電磁波吸収特性（実測値）を示すグラフである。
【図１７】 実施例２の電磁波吸収体１の電磁波吸収特性（実測値）を示すグラフである。
【図１８】 実施例３の電磁波吸収体１の電磁波吸収特性（実測値）を示すグラフである。
【図１９】 実施例４の電磁波吸収体１の電磁波吸収特性（計算値）を示すグラフである。
【図２０】 比較例１の電磁波吸収体１の電磁波吸収特性（実測値）を示すグラフである。

Claims (10)

1. （ａ）素子受信手段であって、
   （ａ１）複数種類の導体素子を含み、かつ予め定める共振周波数を有する複数の導体素子を備え、
   （ａ２）各導体素子が、相互に分離される状態で、電磁波入射方向と交差する方向に並べて配置され、
   （ａ３）各導体素子の形状は、略多角形状であり、少なくとも１つの角部分が、前記共振周波数に応じた曲率半径の弧状である素子受信手段と、
   （ｂ）素子受信手段に近接して設けられ、電磁波のエネルギを熱エネルギに変換して損失させる損失材と、
   （ｃ）素子受信手段および損失材に対して電磁波入射側とは反対側に配置され、電磁波を反射する電磁波反射手段とを含み、
   複数種類の導体素子のうち、一種類の導体素子は、十文字形状に形成される十文字導体素子であり、他の種類の導体素子は、面状に形成される方形導体素子であり、
   各十文字導体素子は、放射状に延びる部分を相互に突合せるように、電磁波入射方向と交差する方向に整列して配置され、
   各方形導体素子は、十文字導体素子に囲まれる領域に対応する形状に、その領域を塗潰すように配置されることを特徴とする電磁波吸収体。
2. 各導体素子は、電磁波入射方向と交差する方向に加えて、電磁波入射方向にも並べて配置されることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収体。
3. 導体素子の導電率が１０，０００Ｓ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の電磁波吸収体。
4. 導体素子が金属から成ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の電磁波吸収体。
5. 厚さが、０．１ｍｍ以上４ｍｍ以下であるシート状に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電磁波吸収体。
6. 単位面積あたりの質量が、０．２ｋｇ／ｍ^２以上５ｋｇ／ｍ^２以下であるシート状に形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電磁波吸収体。
7. 各導体素子間の間隔寸法は、各導体素子が有する共振周波数を低くするように決定されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の電磁波吸収体。
8. 損失材の特性値は、各導体素子が有する共振周波数に基づいて、前記共振周波数と等しい周波数の電磁波の吸収効率が高くなるように決定されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の電磁波吸収体。
9. 難燃性、準不燃性または不燃性が付与されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の電磁波吸収体。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の電磁波吸収体を用いることによる電磁波吸収方法。

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