一種吸波材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種吸波材料，其包括設(shè)置于目標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由多個第一單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述第一單元結(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。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。所述第二電容電阻混合層由多個第二單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述第二單元結(jié)構(gòu)與第一單元結(jié)構(gòu)不同之處在于，第二單元結(jié)構(gòu)的第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支。本發(fā)明通過設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的電容電阻混合層，可達到寬頻、高效吸收電磁波的效果。
【專利說明】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)品越來越多，電磁波輻射對環(huán)境的影響也日益增大。比如，無線電波可能對機場環(huán)境造成干擾，導(dǎo)致飛機航班無法正常起飛；移動電話可能會干擾各種精密電子醫(yī)療器械的工作；即使是普通的計算機，也會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)，造成國防、政治、經(jīng)濟、科技等方面情報的泄漏。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、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，它能最大限度地進入材料內(nèi)部，即要求材料具有匹配特性；(2)進入材料內(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材料自身對電磁波的吸收性能，通過設(shè)計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)計復(fù)雜且不具有大規(guī)模推廣性，同時此類材料的機械性能受限于材料本身的機械性能，不能滿足特殊場合的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(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由多個第一單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述第一單元結(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；將第一基本單元以第二分支為旋轉(zhuǎn)軸順時針旋轉(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，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；所述第二電容電阻混合層由多個第二單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述第二單元結(jié)構(gòu)與第一單元結(jié)構(gòu)不同之處在于，第二單元結(jié)構(gòu)的第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支。
[0007]進一步地，所述多個第一單元結(jié)構(gòu)和第二單元結(jié)構(gòu)通過如下方式組合成第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層:第一單元結(jié)構(gòu)的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結(jié)構(gòu)的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第一單元結(jié)構(gòu)的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結(jié)構(gòu)的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中；第二單元結(jié)構(gòu)的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結(jié)構(gòu)的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第二單元結(jié)構(gòu)的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結(jié)構(gòu)的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。
[0008]進一步地，所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層中，位于同一電容電阻混合層上的所有分支的長度、寬度和厚度均相等，相鄰分支的間距均等于分支寬度。
[0009]進一步地，所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層中所有分支厚度均為
0.015 至 0.025 毫米。
[0010]進一步地，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物體的間距相等。
[0011]進一步地，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2-3毫米。
[0012]進一步地，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物體之間填充有空氣或為真空。
[0013]進一步地，所述第一電容電阻混合層的方塊電阻值為50至180歐姆，所述第二電容電阻混合層的方塊電阻為30至50歐姆。
[0014]進一步地，所述第一電容電阻混合層的方塊電阻值為60至90歐姆，所述第二電容電阻混合層的方塊電阻為10至30歐姆。
[0015]進一步地，第二單元結(jié)構(gòu)的第二分支和第三分支之間等間距的排布有三條第四分支。
[0016]本發(fā)明通過設(shè)置特殊結(jié)構(gòu)的電容電阻混合層，可達到寬頻、高效吸收電磁波的效果。本發(fā)明吸波材料結(jié)構(gòu)簡單、厚度較薄，無論是高頻段內(nèi)還是在低頻段內(nèi)均具有良好的吸波性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[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第一單元結(jié)構(gòu)及其分解示意圖；
[0019]圖3為多個圖2所示第一單元結(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為第二電容電阻混合層上第二單元結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為多個圖4所示第二單元結(jié)構(gòu)排列形成第二電容電阻混合層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明吸波材料第一較佳實施方式的仿真結(jié)果示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明吸波材料第二較佳實施方式的仿真結(jié)果示意圖。
【具體實施方式】
[0024]請參照圖1，圖1為本發(fā)明吸波材料的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明通過在目標物體前設(shè)置第一電容電阻混合層100和第二電容電阻混合層200從而實現(xiàn)寬頻、高效吸收電磁波效果。圖1中，目標物體采用金屬片300表示，實際應(yīng)用時，目標物體可為各類具有金屬表面的物體，例如飛機、雷達等，當實際應(yīng)用時目標物體不具有金屬表面時，則可在目標物體表面貼
附金屬層。
[0025]在一優(yōu)選實施例中，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2-3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與目標物體300之間可填充空氣，也可為真空。改變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/或第二電容電阻混合層200與目標物體300的間距能改變吸波材料所能響應(yīng)的電磁波頻段，當間距較寬時，相當于吸波材料厚度變厚，此時吸波材料對較低頻段的電磁波具有良好的吸波效果，當間距較窄時，則吸波材料對較高頻段的電磁波具有良好的吸波效果。
[0026]請參照圖2、圖3。圖2為第一電容電阻混合層100上第一單元結(jié)構(gòu)及其分解示意圖，圖3為多個圖2所示第一單元結(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，而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。改變第一電容電阻混合層的材料即可改變其電阻值，改變第一電容電阻混合層的分支數(shù)即可改變其等效電容值。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, Multilayered Wideband Absorbersfor Oblique Angle of Incidence, IEEE Trans.Antennas Propag., Vol 58,3637-3646,(2010)。
[0027]圖2中，第一電容電阻混合層第一單元結(jié)構(gòu)包括第一、第二、第三、第四基本單元，第一基本單兀包括第一分支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。第一單元結(jié)構(gòu)中，各條分支的長度、寬度和厚度均相等。
[0028]將第一基本單元以第二分支11為旋轉(zhuǎn)軸順時針旋轉(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，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。
[0029]圖3中，多個圖2所示的第一單元結(jié)構(gòu)通過如下方式組合:第一單元結(jié)構(gòu)的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結(jié)構(gòu)的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第一單元結(jié)構(gòu)的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結(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。
[0030]請參照圖4，圖4為第二電容電阻混合層上第二單元結(jié)構(gòu)示意圖。第二單元結(jié)構(gòu)與第一單元結(jié)構(gòu)的不同之處在于:第二單元結(jié)構(gòu)的第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支13。第二單元結(jié)構(gòu)中各分支的長度、寬度和厚度均相等。
[0031]圖5中，多個圖4所示的第二單元結(jié)構(gòu)通過如下方式組合:第二單元結(jié)構(gòu)的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結(jié)構(gòu)的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第二單元結(jié)構(gòu)的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結(jié)構(gòu)的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。優(yōu)選地，在第二電容電阻混合層上，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。
[0032]由于改變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物體的間距以及改變第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的電阻值能改變本發(fā)明吸波材料對電磁波的響應(yīng)效果。下面通過兩個較佳實施方式說明本發(fā)明對電磁波的吸收效果。
[0033]在第一較佳實施方式中，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物體的間距均為2毫米，第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層上各分支的厚度均為0.015至0.025毫米，吸波材料總厚度僅為約4毫米；第一電容電阻混合層方塊電阻值為150至180歐姆，第二電容電阻混合層的方塊電阻為30至50歐姆。在此條件下，吸波材料的仿真結(jié)果示意圖如圖6所示。從圖6可知，吸波材料在15.7至42.1GHZ的頻寬下，Sll參數(shù)值均在-15dB以下。
[0034]在第一較佳實施方式中，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物體的間距均為2毫米，第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層上各分支的厚度均為0.015至0.025毫米，吸波材料總厚度僅為約4毫米；第一電容電阻混合層方塊電阻值為50至180歐姆，第二電容電阻混合層的方塊電阻為30至50歐姆。在此條件下，吸波材料的仿真結(jié)果示意圖如圖6所示。從圖6可知，吸波材料在15.7至42.1GHZ的頻寬下，Sll參數(shù)值均在-15dB以下。
[0035]在第二較佳實施方式中，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物體的間距均為3毫米，第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層上各分支的厚度均為0.015至0.025毫米，吸波材料總厚度僅為約6毫米；第一電容電阻混合層方塊電阻值為10-30歐姆，第二電容電阻混合層的方塊電阻為60至90歐姆。在此條件下，吸波材料的仿真結(jié)果示意圖如圖7所示。從圖7可知，吸波材料在8.6至21.9GHZ的頻寬下，Sll參數(shù)值均在-15dB以下。相比第一較佳實施方式，本較佳實施方式中，吸波材料吸收的電磁波頻段較低，主要原因為其厚度較厚，同時為在該厚度下仍能達到吸波效果還相應(yīng)地調(diào)整了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。
[0036]可以想象地，為適應(yīng)不同頻段的電磁波，擴寬吸波材料的應(yīng)用范圍，可相應(yīng)地調(diào)整第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的間隙和/或第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的方塊電阻值。
[0037]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，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由多個第一單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述第一單元結(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；將第一基本單元以第二分支為旋轉(zhuǎn)軸順時針旋轉(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，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；所述第二電容電阻混合層由多個第二單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述第二單元結(jié)構(gòu)與第一單元結(jié)構(gòu)不同之處在于，第二單元結(jié)構(gòu)的第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支。
2.如權(quán)利要求1所述的吸波材料，其特征在于:所述多個第一單元結(jié)構(gòu)和第二單元結(jié)構(gòu)通過如下方式組合成第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層:第一單元結(jié)構(gòu)的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結(jié)構(gòu)的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第一單元結(jié)構(gòu)的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結(jié)構(gòu)的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中；第二單元結(jié)構(gòu)的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結(jié)構(gòu)的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第二單元結(jié)構(gòu)的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結(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:所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層中，位于同一電容電阻混合層上的所有分支的長度、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:所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層中所有分支厚度均為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2-3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物體之間填充有空氣或為真空。
8.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的方塊電阻值為150至180歐姆，所述第二電容電阻混合層的方塊電阻為30至50歐姆。
9.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的方塊電阻值為60至90歐姆，所述第二電容電阻混合層的方塊電阻為10至30歐姆。
10.如權(quán)利要求1所述的吸波材料，其特征在于:第二單元結(jié)構(gòu)的第二分支和第三分支之間等間距的排布有三條第四分支。
【文檔編號】H05K9/00GK103717046SQ201210371560
【公開日】2014年4月9日 申請日期: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 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司