透波超材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種透波超材料。
【背景技術(shù)】
[0002]超材料是指具備一些天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。利用超材料能任意設(shè)計(jì)材料的電磁參數(shù)，使得超材料具備諸如超高介電常數(shù)、負(fù)磁導(dǎo)率、吸收電磁波、偏折電磁波等電磁效應(yīng)。超材料通過(guò)在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)計(jì)，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，例如負(fù)折射，從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。
[0003]現(xiàn)有的超材料功能比較單一，應(yīng)用范圍較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出一種在7-18GHZ內(nèi)均具有良好透波性能的透波超材料。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，提出一種透波超材料，其包括一層或多層基材以及周期排布于每層基材表面多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每一人造微結(jié)構(gòu)包括至少2個(gè)共中心點(diǎn)的方框。
[0006]進(jìn)一步地，所述方框的線寬相等，均為0.1至0.2毫米。
[0007]進(jìn)一步地，每一人造微結(jié)構(gòu)包括2個(gè)共中心點(diǎn)的方框，其中外方框的邊長(zhǎng)為7.0-8.0暈米，內(nèi)方框的邊長(zhǎng)為2.5-3.0暈米。
[0008]進(jìn)一步地，所述透波超材料包括多層基材，每層基材厚度相等。
[0009]進(jìn)一步地，所述基材厚度為4暈米。
[0010]進(jìn)一步地，所述基材材料為介電常數(shù)為3的陶瓷材料。
[0011]進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)蝕刻周期排布于每層基材表面。
[0012]進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)鉆刻周期排布于每層基材表面。
[0013]進(jìn)一步地，所述人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)離子周期排布于每層基材表面。
[0014]進(jìn)一步地，所述基材材料為高分子材料。
[0015]本發(fā)明通過(guò)具體設(shè)計(jì)人造微結(jié)構(gòu)的形狀，使得人造微結(jié)構(gòu)對(duì)7-18G的電磁波具有良好的透波響應(yīng)。在7-18GHZ內(nèi)，本發(fā)明透波超材料的透波效果均能達(dá)到-ldB。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中人造微結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本發(fā)明透波超材料包括基材以及周期排布于基材上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)。每一人造微結(jié)構(gòu)可對(duì)入射電磁波響應(yīng)，多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)對(duì)入射電磁波的響應(yīng)使得透波超材料整體能夠?qū)﹄姶挪ň哂泻暧^的電磁響應(yīng),例如本發(fā)明的在7-18GHZ內(nèi)透過(guò)電磁波。
[0018]由于透波超材料整體需要對(duì)電磁波具有宏觀的電磁響應(yīng)，這需要使得多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)對(duì)電磁波的響應(yīng)連續(xù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)可知，當(dāng)相鄰的人造微結(jié)構(gòu)的幾何中心連線小于入射電磁波波長(zhǎng)的1/4時(shí)，多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)即可對(duì)入射電磁波形成連續(xù)的電磁響應(yīng)。
[0019]人造微結(jié)構(gòu)可通過(guò)蝕刻、鉆刻、電子刻或離子刻等方式排布于基材上。
[0020]基材可選取陶瓷材料或高分子材料?；牟牧细鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)境選取，例如當(dāng)本發(fā)明透波超材料需要應(yīng)用于高溫環(huán)境時(shí)，則選取高溫性能較好的陶瓷材料。
[0021]請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中人造微結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。圖1僅示出了本發(fā)明寬頻吸波超材料中的部分人造微結(jié)構(gòu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)需要排布不同個(gè)數(shù)的人造微結(jié)構(gòu)，只要相鄰人造微結(jié)構(gòu)幾何中心距離小于入射電磁波波長(zhǎng)1/4即可。
[0022]圖1中，人造微結(jié)構(gòu)包括共中心點(diǎn)的兩個(gè)方框，每個(gè)方框的線寬可相同也可不同。該兩個(gè)方框周期排布后即可構(gòu)成本發(fā)明的透波超材料。
[0023]優(yōu)選地，該兩個(gè)方框線寬相等，均為0.1-0.3毫米。其中外邊框邊長(zhǎng)優(yōu)選為7.0-8.0暈米，內(nèi)邊框邊長(zhǎng)優(yōu)選為2.5-3.0暈米。
[0024]本發(fā)明中使用共中心點(diǎn)的方框作為本發(fā)明人造微結(jié)構(gòu)，當(dāng)電磁波入射至該人造微結(jié)構(gòu)時(shí)，內(nèi)外方框之間的間距構(gòu)成電容，而內(nèi)外方框本身構(gòu)成電感。在電磁波的作用下，該人造微結(jié)構(gòu)能形成LC諧振，從而具有透波效果。由于內(nèi)外方框具有四條相對(duì)的邊，入射電磁波在該四條相對(duì)邊上的電場(chǎng)分量不一致，導(dǎo)致不同的入射電磁波對(duì)應(yīng)的等效電容不同。因此該共中心點(diǎn)的方框結(jié)構(gòu)可以對(duì)不同頻率的入射電磁波均存在諧振響應(yīng)，也即多個(gè)頻點(diǎn)的入射電磁波均能通過(guò)該透波超材料，從而擴(kuò)大了透波超材料的帶寬。
[0025]優(yōu)選地，本發(fā)明透波超材料由多層基材疊加而成，每層基材上周期排布有上述微結(jié)構(gòu)。每層基材材料優(yōu)選為介電常數(shù)為3的陶瓷材料，每層基材厚度優(yōu)選為4毫米。
[0026]多層基材的設(shè)置能使得兩層之間的微結(jié)構(gòu)形成電磁耦合，進(jìn)一步擴(kuò)大本發(fā)明透波超材料的透波帶寬和透波性能。
[0027]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種透波超材料，其特征在于，包括一層或多層基材以及周期排布于每層基材表面多個(gè)人造微結(jié)構(gòu),每一人造微結(jié)構(gòu)包括至少2個(gè)共中心點(diǎn)的方框。
2.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述方框的線寬相等，均為0.1至0.2暈米。
3.如權(quán)利要求2所述的透波超材料，其特征在于，每一人造微結(jié)構(gòu)包括2個(gè)共中心點(diǎn)的方框，其中外方框的邊長(zhǎng)為7.0-8.0毫米，內(nèi)方框的邊長(zhǎng)為2.5-3.0毫米。
4.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述透波超材料包括多層基材，每層基材厚度相等。
5.如權(quán)利要求4所述的透波超材料，其特征在于，所述基材厚度為4毫米。
6.如權(quán)利要求1或4所述的透波超材料，其特征在于，所述基材材料為介電常數(shù)為3的陶瓷材料。
7.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)蝕刻周期排布于每層基材表面。
8.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)鉆刻周期排布于每層基材表面。
9.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述人造微結(jié)構(gòu)通過(guò)離子周期排布于每層基材表面。
10.如權(quán)利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述基材材料為高分子材料。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種透波超材料，其包括一層或多層基材以及周期排布于每層基材表面多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，每一人造微結(jié)構(gòu)包括至少2個(gè)共中心點(diǎn)的方框。本發(fā)明通過(guò)具體設(shè)計(jì)人造微結(jié)構(gòu)的形狀，使得人造微結(jié)構(gòu)對(duì)7-18G的電磁波具有良好的透波響應(yīng)。在7-18GHZ內(nèi)，本發(fā)明透波超材料的透波效果均能達(dá)到-1dB。
【IPC分類】H01Q15-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104682009
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310643322
【發(fā)明人】劉若鵬, 王海蓮
【申請(qǐng)人】深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年12月3日