吸波超材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種吸波超材料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁波輻射對(duì)環(huán)境的危害日益增大。在機(jī)場(chǎng)，飛機(jī)航班因電磁波干擾無(wú)法起飛而誤點(diǎn)；在醫(yī)院，移動(dòng)電話(huà)常會(huì)干擾各種電子診療儀器的正常工作。因此，治理電磁污染，尋找能抵擋并削弱電磁波輻射的材料——吸波超材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。
[0003]吸波超材料是指能夠有效吸收入射電磁波并使其散射衰減的一類(lèi)材料，它通過(guò)材料的各種不同的損耗機(jī)制將入射電磁波轉(zhuǎn)化成熱能或者是其它能量形式而達(dá)到吸波的目的。吸波超材料有結(jié)構(gòu)型和涂覆型，前者主要是尖劈形、泡沫形、平板形等，后者由吸收劑和基材復(fù)合而成，吸波的能力主要與吸收劑種類(lèi)有關(guān)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的吸波超材料主要采用單層或多層含鐵氧體的環(huán)氧樹(shù)脂或硅橡膠復(fù)合材料，它具有吸收頻率高、吸收率高、匹配厚度薄等特點(diǎn)。根據(jù)電磁波在介質(zhì)中從低磁導(dǎo)向高磁導(dǎo)方向傳播的規(guī)律，利用高磁導(dǎo)率鐵氧體弓I導(dǎo)電磁波，通過(guò)共振，大量吸收電磁波的輻射能量，再通過(guò)耦合把電磁波的能量轉(zhuǎn)變成熱能。
[0005]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的不同質(zhì)量份數(shù)的鐵氧體與硅橡膠復(fù)合材料制成的吸波超材料的吸波性能的示意圖，圖中各條曲線上所標(biāo)注的數(shù)據(jù)代表硅橡膠復(fù)合材料每100質(zhì)量份的硅橡膠對(duì)應(yīng)的鐵氧體的質(zhì)量份。從圖1可以看出，具有450份的鐵氧體的吸波超材料的吸波性能最好，在9?18GHz頻段具有大于1dB的吸波。
[0006]圖2是現(xiàn)有技術(shù)的由高損耗材料和塑料薄膜制成的多層吸波材料的反射率測(cè)試的示意圖，從圖2可以看出，多層雷達(dá)吸波薄膜可以在Ku波段(S卩13?18GHz)具有大于1dB的吸波，但是需要采用六層高損耗材料和五層塑料薄膜，密度很大，工作頻帶也不寬。
[0007]因此，現(xiàn)有技術(shù)中的吸波超材料只能吸收特定頻率或一小段頻帶的電磁波，難以滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用中的不同需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在提供一種吸波超材料，該吸波超材料具有不同于現(xiàn)有技術(shù)的吸波超材料結(jié)構(gòu)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種吸波超材料，包括:至少一層基材，至少一層電阻片，電阻片設(shè)置于一層基材表面或者設(shè)置于兩層基材之間。
[0010]進(jìn)一步地，電阻片包括介質(zhì)材料形成的片材和設(shè)置在片材表面的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0011]進(jìn)一步地，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)為片狀整體導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步地，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在片材上的一個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)或者多個(gè)間隔設(shè)置的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
[0013]進(jìn)一步地，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)由導(dǎo)電油墨制成。
[0014]進(jìn)一步地，電阻片的方塊電阻大于等于δΟΩ/sq且小于等于5000 Ω/sq。
[0015]進(jìn)一步地，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)通過(guò)印刷方式、或者噴涂方式、或者電鍍方式附著在片材表面。
[0016]進(jìn)一步地，片材為樹(shù)脂片。
[0017]進(jìn)一步地，吸波超材料包括兩層以上基材和兩層以上電阻片，各層基材和各層電阻片交替設(shè)置。
[0018]進(jìn)一步地，至少一層電阻片包括片材和設(shè)置在片材整個(gè)表面的導(dǎo)電油墨。
[0019]進(jìn)一步地，至少一層電阻片包括片材和設(shè)置在片材表面的一個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)或者多個(gè)間隔設(shè)置的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
[0020]進(jìn)一步地，至少一層電阻片包括片材和設(shè)置在該片材整個(gè)表面的導(dǎo)電油墨，且至少一層電阻片包括片材和設(shè)置在該片材表面的一個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)或者多個(gè)間隔設(shè)置的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。
[0021]進(jìn)一步地，吸波材料還包括至少一層輕質(zhì)材料。
[0022]進(jìn)一步地，至少一層基材由一層輕質(zhì)材料形成。
[0023]進(jìn)一步地，至少一層基材包括多個(gè)材料層，該多個(gè)材料層中至少一個(gè)材料層由輕質(zhì)材料形成。
[0024]進(jìn)一步地，輕質(zhì)材料包括蜂窩材料和/或介質(zhì)材料。
[0025]進(jìn)一步地，基材的介電常數(shù)大于等于2且小于等于5。
[0026]進(jìn)一步地，基材由改性高分子聚合物或者陶瓷制成。
[0027]進(jìn)一步地，介質(zhì)材料為泡沫。
[0028]進(jìn)一步地，泡沫為聚甲基丙烯酰亞胺。
[0029]進(jìn)一步地，輕質(zhì)材料形成的材料層設(shè)置于其余各材料層的外側(cè)，或者輕質(zhì)材料形成的材料層設(shè)置于其余各材料層中的兩層材料層之間。
[0030]進(jìn)一步地，吸波超材料還包括反射層，反射層包括反射面，反射層的反射面與最外層基材的外表面相對(duì)設(shè)置。
[0031]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，由于具有至少一層基材和至少一層電阻片，電阻片設(shè)置于一層基材表面或者設(shè)置于兩層基材之間，使得一段較寬頻率范圍內(nèi)的電磁波盡可能不反射而最大限度的進(jìn)入吸波超材料內(nèi)部，并通過(guò)吸波超材料的諧振產(chǎn)生高損耗，使入射電磁波迅速地大量衰減而轉(zhuǎn)化為熱能或其他能量，從而提供了一種不同于現(xiàn)有技術(shù)的吸波超材料結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0032]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說(shuō)明書(shū)附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0033]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的不同質(zhì)量份數(shù)的鐵氧體與硅橡膠復(fù)合材料制成的吸波超材料的吸波性能圖；
[0034]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)的由高損耗材料和塑料薄膜制成的多層吸波超材料的反射率測(cè)試的示意圖；
[0035]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的吸波超材料的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的吸波超材料的內(nèi)層基材的介電常數(shù)為3.6、表面基材的介電常數(shù)為2.2時(shí)進(jìn)行反射率測(cè)試的示意圖；
[0037]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的吸波超材料的內(nèi)層基材的介電常數(shù)為2.6、表面基材的介電常數(shù)為2.2時(shí)進(jìn)行反射率測(cè)試的示意圖；
[0038]圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例一的吸波超材料的內(nèi)層基材的介電常數(shù)為2.4、表面基材的介電常數(shù)為2.2時(shí)進(jìn)行反射率測(cè)試的示意圖；
[0039]圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的具有多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的吸波超材料的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的具有多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的吸波超材料中以介質(zhì)材料制作基板時(shí)的反射率的示意圖；
[0041]圖9是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例二的具有多層導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的吸波超材料中以蜂窩材料制作基板時(shí)的反射率的示意圖；
[0042]圖10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例三的由聚甲基丙烯酰亞胺泡沫板作為基材制成的吸波超材料的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0043]圖11是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例三的由聚甲基丙烯酰亞胺泡沫板作為基材制成的吸波超材料的反射率的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
[0045]在本發(fā)明及本發(fā)明的實(shí)施例中，吸波超材料包括至少一層基材I和至少一層電阻片2。其中，電阻片2設(shè)置于一層基材I表面或者設(shè)置于兩層基材I之間。
[0046]通過(guò)上述設(shè)置，使得一段較寬頻率范圍內(nèi)的電磁波盡可能不反射而最大限度的進(jìn)入吸波超材料內(nèi)部，并通過(guò)吸波超材料的諧振產(chǎn)生高損耗，使入射電磁波迅速地大量衰減而轉(zhuǎn)化為熱能或其他能量，從而提供了一種不同于現(xiàn)有技術(shù)的吸波超材料結(jié)構(gòu)。
[0047]其中，電阻片2包括介質(zhì)材料形成的片材和設(shè)置在片材表面的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)20。優(yōu)選地，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)20由導(dǎo)電油墨制成。優(yōu)選地，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)通過(guò)印刷方式附著在與其對(duì)應(yīng)的片材表面。其中，片材優(yōu)選為樹(shù)脂片。樹(shù)脂材料利于導(dǎo)電油墨印刷，而且印刷的效果較好。
[0048]另外，電阻片的方塊電阻可選地為大于等于50 Ω/sq且小于等于5000 Ω/sq。優(yōu)選地，電阻片的方塊電阻大于等于ΙΟΟΩ/sq且小于等于ΙΟΟΟΩ/sq,例如,可為500Q/sq。
[0049]優(yōu)選地，導(dǎo)電結(jié)構(gòu)20包括設(shè)置在片材上的一個(gè)導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)或者多個(gè)間隔設(shè)置的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)201。導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)為由導(dǎo)電材料制成的具有平面幾何形狀的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電材料可以是金屬或合金，也可以是非金屬的可導(dǎo)電的材料。
[0050]其中，優(yōu)選導(dǎo)電油墨制成導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電油墨通過(guò)印刷方式設(shè)置在片材的表面。當(dāng)然，還可以采用例如銅、銀、金或銅合金等金屬，或者例如銦錫氧化物等非金屬材料。在未給出的實(shí)施例中，還可以將導(dǎo)電結(jié)構(gòu)通過(guò)噴涂或者電鍍的方式設(shè)置在片材的表面。
[0051]其中，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)201可采用計(jì)算機(jī)仿真得到，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)201的幾何圖案可以為方塊形、雪花形、工字形、十字形、圓孔形或圓環(huán)形。<