一種吸波材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種吸波材料，其包括設(shè)置于目標(biāo)物體前方的第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層；所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層結(jié)構(gòu)相同、材料不同；所述第一電容電阻混合層由多個(gè)單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述單元結(jié)構(gòu)包括第一、第二、第三、第四基本單元，第一基本單元包括第一分支以及從第一分支兩端向上垂直延伸的第二分支和第三分支，第二分支和第三分支之間還等間距的排布有多條第四分支。將第一基本單元分別旋轉(zhuǎn)90°、180°、270°后得到第二至第四基本單元。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的電容電阻混合層，可達(dá)到寬頻、高效吸收電磁波的效果。本發(fā)明吸波材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度較薄，在13GHz至50GHz頻段內(nèi)，吸波材料的S11參數(shù)值均為-15dB以下。
【專利說(shuō)明】一種吸波材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種吸波材料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，以電磁波為媒介的各種技術(shù)和產(chǎn)品越來(lái)越多，電磁波輻射對(duì)環(huán)境的影響也日益增大。比如，無(wú)線電波可能對(duì)機(jī)場(chǎng)環(huán)境造成干擾，導(dǎo)致飛機(jī)航班無(wú)法正常起飛；移動(dòng)電話可能會(huì)干擾各種精密電子醫(yī)療器械的工作；即使是普通的計(jì)算機(jī)，也會(huì)輻射攜帶信息的電磁波，它可能在幾公里以外被接收和重現(xiàn)，造成國(guó)防、政治、經(jīng)濟(jì)、科技等方面情報(bào)的泄漏。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料一一吸波材料，已成為材料科學(xué)的一大課題。
[0003]吸波材料是能吸收投射到它表面的電磁波能量的一類材料，其在包括軍事以及其它方面也有廣泛的應(yīng)用，比如隱形機(jī)、隱形衣等。材料吸收電磁波的基本條件是:(I)電磁波入射到材料上時(shí)，它能最大限度地進(jìn)入材料內(nèi)部，即要求材料具有匹配特性；(2)進(jìn)入材料內(nèi)部的電磁波能迅速地幾乎全部衰減掉，即衰減特性。
[0004]現(xiàn)有的吸波材料利用各個(gè)材料自身對(duì)電磁波的吸收性能，通過(guò)設(shè)計(jì)不同材料的組分使得混合后的材料具備吸波特性，此類材料設(shè)計(jì)復(fù)雜且不具有大規(guī)模推廣性，同時(shí)此類材料的機(jī)械性能受限于材料本身的機(jī)械性能，不能滿足特殊場(chǎng)合的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]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，提出一種吸波頻段較寬、吸波性能好的吸波材料。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案是，提出一種吸波材料，其包括設(shè)置于目標(biāo)物體前方的第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層；所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層結(jié)構(gòu)相同、材料不同；所述第一電容電阻混合層由多個(gè)單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述單元結(jié)構(gòu)包括第一、第二、第三、第四基本單元，第一基本單元包括第一分支以及從第一分支兩端向上垂直延伸的第二分支和第三分支，第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支；將第一基本單元以第二分支為旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到第二基本單元，將第二基本單元以第二單元第二分支為旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到第三基本單元，將第三基本單元以第三基本單元第二分支為旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到第四基本單元；將第一基本單元至第四基本單元組合成單元結(jié)構(gòu)時(shí)，第一基本單元第二分支與第二基本單元第一分支重合，第二基本單元第二分支與第三基本單元第一分支重合，第三基本單元第二分支與第四基本單元第一分支重合，第四基本單元第二分支與第一基本單元第一分支重合。
[0007]進(jìn)一步地，所述多個(gè)單元結(jié)構(gòu)通過(guò)如下方式組合成第一電容電阻混合層:單元結(jié)構(gòu)的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的單元結(jié)構(gòu)的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，單元結(jié)構(gòu)的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的單元結(jié)構(gòu)的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。[0008]進(jìn)一步地，第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層上，所有分支的長(zhǎng)度、寬度和厚度均相等，相鄰分支的間距均等于分支寬度。
[0009]進(jìn)一步地，各分支的寬度為0.05至0.15毫米，各分支厚度為0.015至0.025毫米。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的間距和第二電容電阻混合層與目標(biāo)物體的間距相等。
[0011]進(jìn)一步地，所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層的間距為1-3毫米。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層之間以及第二電容電阻混合層與目標(biāo)物體之間填充有空氣或?yàn)檎婵铡?br> [0013]進(jìn)一步地，所述第一電容電阻混合層的方塊電阻值為150至180歐姆。
[0014]進(jìn)一步地，所述第二電容電阻混合層的方塊電阻為30至50歐姆。
[0015]進(jìn)一步地，所述第二分支和第三分支之間等間距的排布3條第四分支。
[0016]本發(fā)明通過(guò)設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的電容電阻混合層，可達(dá)到寬頻、高效吸收電磁波的效果。本發(fā)明吸波材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、厚度較薄，在13GHZ至50GHZ頻段內(nèi)，吸波材料的Sll參數(shù)值均為-15dB以下。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明吸波材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2第一電容電阻混合層上單元結(jié)構(gòu)及其分解示意圖；
[0019]圖3為多個(gè)圖2所示單元結(jié)構(gòu)排列形成第一電容電阻混合層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明吸波材料的仿真結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明吸波材料的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明通過(guò)在目標(biāo)物體前設(shè)置第一電容電阻混合層100和第二電容電阻混合層200從而實(shí)現(xiàn)寬頻、高效吸收電磁波效果。圖1中，目標(biāo)物體采用金屬片300表示，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，目標(biāo)物體可為各類具有金屬表面的物體，例如飛機(jī)、雷達(dá)等，當(dāng)實(shí)際應(yīng)用時(shí)目標(biāo)物體不具有金屬表面時(shí)，則可在目標(biāo)物體表面貼
附金屬層。
[0022]本發(fā)明中，第一電容電阻混合層100和第二電容電阻混合層200的結(jié)構(gòu)相同，且第一電容電阻混合層100與第二電容電阻混合層200的間距和第二電容電阻混合層200與目標(biāo)物體300的間距相等。優(yōu)選地，第一電容電阻混合層100和第二電容電阻混合層200的間距為1-3毫米。第一電容電阻混合層100與第二電容電阻混合層200之間以及第二電容電阻混合層200與目標(biāo)物體300之間可填充空氣，也可為真空。
[0023]請(qǐng)參照?qǐng)D2、圖3。圖2為第一電容電阻混合層100上單元結(jié)構(gòu)及其分解示意圖，圖3為多個(gè)圖2所示單元結(jié)構(gòu)排列形成第一電容電阻混合層的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖2和圖3中，第一電容電阻混合層自身的材料具有一定的電阻值，本實(shí)施例中，第一電容電阻混合層的方塊電阻值優(yōu)選為30-50歐姆。第一電容電阻混合層中，相鄰的分支在電磁波的作用下可等效為電容，從而構(gòu)成了電容電阻混合層。第一電容電阻混合層100和第二電容電阻混合層200的設(shè)置滿足傳輸線理論，通過(guò)調(diào)整電容電阻混合層的方塊電阻以及等效電容從而能夠?qū)崿F(xiàn)寬頻、高效吸波效果。傳輸線理論可參考論文:Kazemzadeh and A.Karlsson,MultilayeredWideband Absorbers for Oblique Angle of Incidence， IEEE Trans.Antennas Propag.，Vol58，3637-3646，(2010)。
[0024]圖2中，第一電容電阻混合層單元結(jié)構(gòu)包括第一、第二、第三、第四基本單元，第一基本單元包括第一分支10以及從第一分支10兩端向上垂直延伸的第二分支11和第三分支12，第二分支11和第三分支12之間還等間距的排布有多條第四分支13。本實(shí)施例中，第二分支11和第三分支12之間等間距的排布有三條第四分支13。第一基本單元中，各條分支的長(zhǎng)度、寬度和厚度均相等。
[0025]將第一基本單元以第二分支11為旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到第二基本單元，將第二基本單元以第二單元第二分支11'為旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到第三基本單元，將第三基本單元以第三基本單元第二分支11"為旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到第四基本單元。將第一基本單元至第四基本單元組合成第一電容電阻混合層單元結(jié)構(gòu)時(shí)，第一基本單元第二分支11與第二基本單元第一分支10'重合，第二基本單元第二分支11’與第三基本單元第一分支10"重合，第三基本單元第二分支11"與第四基本單元第一分支10"'重合，第四基本單元第二分支11" /與第一基本單元第一分支10重合。
[0026]圖3中，多個(gè)圖2所示的單元結(jié)構(gòu)通過(guò)如下方式組合:單元結(jié)構(gòu)的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的單元結(jié)構(gòu)的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，單元結(jié)構(gòu)的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的單元結(jié)構(gòu)的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。優(yōu)選地，在第一電容電阻混合層上，相鄰的分支之間間距相等，相鄰的分支之間的間距與分支寬度相同。本實(shí)施例中，各分支的寬度為0.05至0.15毫米，各分支厚度為0.015至0.025毫米。
[0027]第二電容電阻混合層與第一電容電阻混合層的區(qū)別之處僅在于，構(gòu)成第二電容電阻混合層的分支的材料不同，從而導(dǎo)致第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層的方塊電阻值不同。其中，第一電容電阻混合曾的方塊電阻值優(yōu)選為150至180歐姆，第二電容電阻混合層上方塊電阻值優(yōu)選為30至50歐姆。
[0028]利用CST仿真軟件仿真本發(fā)明吸波材料的吸波效果，其仿真結(jié)果圖如圖4所示，由圖4可知，在13GHZ至50GHZ頻段內(nèi)，本發(fā)明吸波材料的Sll參數(shù)值均為_(kāi)15dB以下，具有良好的寬頻吸波效果。
[0029]可以想象地，可以通過(guò)改變第四分支的數(shù)量以改變第一、第二電容電阻混合層的等效電容值，還可通過(guò)改變第一、第二電容電阻混合層以及目標(biāo)物體之間的間距來(lái)改變本發(fā)明吸波材料所能吸收的電磁波的頻寬和吸波效果。
[0030]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)。
【權(quán)利要求】
1.一種吸波材料,其特征在于:包括設(shè)置于目標(biāo)物體前方的第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層；所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層結(jié)構(gòu)相同、材料不同；所述第一電容電阻混合層由多個(gè)單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述單元結(jié)構(gòu)包括第一、第二、第三、第四基本單兀，第一基本單兀包括第一分支以及從第一分支兩端向上垂直延伸的第二分支和第三分支，第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支；將第一基本單元以第二分支為旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到第二基本單元，將第二基本單元以第二單元第二分支為旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到第三基本單元，將第三基本單元以第三基本單元第二分支為旋轉(zhuǎn)軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°得到第四基本單元；將第一基本單元至第四基本單元組合成單元結(jié)構(gòu)時(shí)，第一基本單元第二分支與第二基本單元第一分支重合，第二基本單元第二分支與第三基本單元第一分支重合，第三基本單元第二分支與第四基本單元第一分支重合，第四基本單元第二分支與第一基本單元第一分支重合。
2.如權(quán)利要求1所述的吸波材料，其特征在于:所述多個(gè)單元結(jié)構(gòu)通過(guò)如下方式組合成第一電容電阻混合層:單元結(jié)構(gòu)的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的單元結(jié)構(gòu)的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，單元結(jié)構(gòu)的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的單元結(jié)構(gòu)的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。
3.如權(quán)利要求2所述的吸波材料，其特征在于:第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層上，所有分支的長(zhǎng)度、寬度和厚度均相等，相鄰分支的間距均等于分支寬度。
4.如權(quán)利要求3所述的吸波材料，其特征在于:各分支的寬度為0.05至0.15毫米，各分支厚度為0.015至0.025毫米。
5.如權(quán)利要求1所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的間距和第二電容電阻混合層與目標(biāo)物體的間距相等。
6.如權(quán)利要求5所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層的間距為1-3毫米。
7.如權(quán)利要求5所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層之間以及第二電容電阻混合層與目標(biāo)物體之間填充有空氣或?yàn)檎婵铡?br> 8.如權(quán)利要求1所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層的方塊電阻值為150至180歐姆。
9.如權(quán)利要求1或8所述的吸波材料，其特征在于:所述第二電容電阻混合層的方塊電阻值為30至50歐姆。
10.如權(quán)利要求1所述的吸波材料，其特征在于:所述第二分支和第三分支之間等間距的排布3條第四分支。
【文檔編號(hào)】H05K9/00GK103717048SQ201210374654
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月29日
【發(fā)明者】劉若鵬, 趙治亞, 寇超鋒, 李云龍 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司