磁場屏蔽超材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及電磁屏蔽材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種具有磁導(dǎo)率近零的、可用 于無線電能量傳輸系統(tǒng)W及電磁防護等領(lǐng)域的，且特別適合于對低頻磁場屏蔽作用的磁場 屏蔽超材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線能量傳輸(wireless power transfe;r，WPT)技術(shù)逐步得到應(yīng)用，一系列 無線電能的傳輸系統(tǒng)中的電磁福射問題必將顯現(xiàn)，因此帶來的電磁福射的危害設(shè)及范圍越 來越廣，比如：電動汽車的無線充電過程中大電流引起的強磁場及各種諧波會對環(huán)境及人 體產(chǎn)生電磁危害，無線穿戴設(shè)備、無線充電器件等存在的大電流引起的強磁場及各種諧波 會對環(huán)境及人體產(chǎn)生的電磁危害等，因此，設(shè)計一種先進功能材料來屏蔽磁場及各種諧波 的電磁福射危害，已成為材料科學(xué)領(lǐng)域的重要課題。
[0003] 而磁屏蔽材料通常是指一種能夠有效屏蔽入射磁場使其能量不對保護區(qū)域產(chǎn)生 影響的一類材料;傳統(tǒng)的低頻磁屏蔽材料多采用鐵、娃鋼片、不誘鋼、坡莫合金等作低頻磁 屏蔽材料;材料被加工成薄板、薄片或薄帶，運不僅會降低材料的磁屏蔽性能，而且使得能 耗增大、成本增高、性價比降低、使用不方便。目前，普遍使用的磁屏蔽材料主要采用鐵氧 體，但它密度大，易碎且價格較高。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中也存在著具有某種電磁透明的超材料，諸如中國專利號為： 2013107280263所示的"一種電磁場屏蔽罩"，其基本原理是在基體材料上設(shè)置有若干個金 屬軟磁層制成的單元格子，且若此多的單元格子粘合在基材上，最終形成電磁場屏蔽罩，實 現(xiàn)對電磁場的屏蔽作用，通過該專利可知該專利在實施上具有電磁屏蔽的鮮果，但在實施 上難度較大，且在生產(chǎn)中對工藝的要求較多，因此也造成了使用成本高等問題;再諸如中國 專利號為:2013101665455所示的"復(fù)合式低頻磁場屏蔽板"，其結(jié)構(gòu)雖然相對簡單，但在使 用中因其結(jié)構(gòu)的特殊性在使用中局限性大，同樣存在能耗大、成本高、性價比低、使用不方 便的缺陷。
[0005] 因此如果能夠設(shè)計出一種結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、屏蔽效果好，且頻率可調(diào)的，能對 低頻磁場磁場屏蔽的超材料，將會更加適應(yīng)當前社會的發(fā)展需要，并可在無線電能量傳輸 系統(tǒng)W及電磁防護等領(lǐng)域發(fā)揮重大的作用。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，適應(yīng)現(xiàn)實需要，提供一種可用于無 線電能量傳輸系統(tǒng)W及電磁防護等領(lǐng)域，具有磁導(dǎo)率近零的，且同時具有低頻磁場吸收和 對高頻電磁波透明的磁場屏蔽超材料。
[0007] 為了實現(xiàn)本實用新型的目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為：
[000引本專利的實用新型人對科克化och)分形結(jié)構(gòu)和希爾伯特化nbed)分形結(jié)構(gòu)經(jīng)過 長期的研究，設(shè)計了 一種磁場屏蔽超材料，包括基底材料;在所述基底材料的上下兩個表面 的至少一個表面上設(shè)有分形結(jié)構(gòu)層.
[0009] 優(yōu)選的，所述分形結(jié)構(gòu)層包括至少Ξ種結(jié)構(gòu)，其一是:所述分形結(jié)構(gòu)層包括為分形 結(jié)構(gòu)的金屬線或為環(huán)形的金屬線；
[0010] 其二是:所述的分形結(jié)構(gòu)層包括為分形結(jié)構(gòu)的金屬線和為環(huán)形的金屬線，所述分 形結(jié)構(gòu)的金屬線位于所述環(huán)形的金屬線內(nèi)部，并被所述環(huán)形的金屬線包圍；
[0011] 其Ξ是：所述的分形結(jié)構(gòu)層包括為分形結(jié)構(gòu)的金屬線和至少兩個為環(huán)形的金屬 線，此時所述環(huán)形的金屬線分別為第一環(huán)形的金屬線、第二環(huán)形的金屬線、第Ξ環(huán)形的金屬 線…第N環(huán)形的金屬線，所述N為大于等于2的正整數(shù);所述分形結(jié)構(gòu)的金屬線位于所述第一 環(huán)形的金屬線內(nèi)側(cè)，并被所述第一環(huán)形的金屬線包圍；所述第一環(huán)形的金屬線位于第二環(huán) 形的金屬線內(nèi)偵U，并被所述第二環(huán)形的金屬線包圍；所述第二環(huán)形的金屬線位于第Ξ環(huán)形 的金屬線的內(nèi)側(cè)，并被所述第Ξ環(huán)形的金屬線包圍…所述第N環(huán)形的金屬線位于第N+1環(huán)形 的金屬線的內(nèi)側(cè)，并被所述第化1環(huán)形的金屬線包圍。
[0012] 優(yōu)選的，在所述基底材料的上下兩個表面上均設(shè)有所述分形結(jié)構(gòu)層。
[0013] 優(yōu)選的，所述分形結(jié)構(gòu)的金屬線的分形結(jié)構(gòu)為希爾伯特分形結(jié)構(gòu)或科克分形結(jié) 構(gòu)，且所述分形結(jié)構(gòu)的級數(shù)可變。
[0014] 優(yōu)選的，當所述環(huán)形的金屬線為至少兩個時，所述各環(huán)形的金屬線同屯、設(shè)置;且所 述相鄰兩個環(huán)形的金屬線之間的間距為1.0mm~3.0mm。
[001引優(yōu)選的，所述相鄰兩個環(huán)形的金屬線之間的間距為1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm或 3 Ογπγπ ο
[0016] 優(yōu)選的，所述環(huán)形的金屬線的形狀為圓環(huán)形或正Ν邊形;所述Ν為大于等于四的正 整數(shù);所述環(huán)形的金屬線為正四邊形或正六邊形或正八邊形或正十二邊形的金屬線。
[0017] 優(yōu)選的，所述分形結(jié)構(gòu)的金屬線的最外側(cè)與該分形結(jié)構(gòu)的金屬線最近的環(huán)形的金 屬線之間的最短距離為1.0mm~3.0mm。
[0018] 優(yōu)選的，所述分形結(jié)構(gòu)的金屬線的最外側(cè)與該分形結(jié)構(gòu)的金屬線最近的環(huán)形的金 屬線之間的最短距離為1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm或3.0mm。
[0019] 優(yōu)選的，所述基底材料為由聚四氣乙締制成的柔性PCB板;所述環(huán)形的金屬線和分 形結(jié)構(gòu)的金屬線均由銅制成。
[0020] 優(yōu)選的，所述環(huán)形的金屬線和分形結(jié)構(gòu)的金屬線通過刻蝕工藝設(shè)置于所述基底材 料上。
[0021 ]本實用新型的有益效果在于：
[0022] 1.本實用新型的磁場屏蔽超材料具有磁導(dǎo)率近零的特性，可用于無線電能量傳輸 系統(tǒng)W及電磁防護等領(lǐng)域，且特別適合于對低頻磁場的屏蔽作用，在應(yīng)用中減小磁場及電 磁福射對周圍設(shè)備或人員的危害。
[0023] 2.本實用新型的磁屏蔽超材料不完全由金屬制作，因此具有重量輕等優(yōu)點，而本 設(shè)計的獨特的環(huán)形結(jié)構(gòu)并與分形結(jié)構(gòu)的結(jié)合使其使其具有對低頻磁場的屏蔽特性、寬角特 性和對磁場方向不敏感特性等優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本實用新型的為圓環(huán)形的金屬線制成的單頻磁場屏蔽超材料結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2為本實用新型的為正方形的金屬線制成的單頻磁場屏蔽超材料結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖3為本實用新型基于希爾伯特化ilbed)分形結(jié)構(gòu)制成的頻率可調(diào)的磁場屏蔽 超材料結(jié)構(gòu)之一示意圖；
[0027] 圖4為本實用新型基于希爾伯特化ilbed)分形結(jié)構(gòu)制成的頻率可調(diào)的磁場屏蔽 超材料結(jié)構(gòu)之二示意圖；
[0028] 圖5為本實用新型基于科克化och)分形結(jié)構(gòu)制成的頻率可調(diào)的磁場屏蔽超材料結(jié) 構(gòu)之一示意圖；
[0029] 圖6為本實用新型基于科克化och)分形結(jié)構(gòu)制成的頻率可調(diào)的磁場屏蔽超材料結(jié) 構(gòu)之二示意圖；
[0030] 圖7為本實用新型基于希爾伯特化nbed)分形結(jié)構(gòu)和正四邊形的金屬線制成的 頻率可調(diào)的磁場屏蔽超材料結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖8為本實用新型基于科克化och)分形結(jié)構(gòu)和正六邊形的金屬線制成的頻率可調(diào) 的磁場屏蔽超材料結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖9為本實用新型的為雙圓環(huán)形的雙頻帶磁場屏蔽超材料結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033] 圖10為本實用新型的雙正四邊形的雙頻帶磁場屏蔽超材料結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034] 圖11為本實用新型的多頻帶頻率可調(diào)的磁場屏蔽超材料結(jié)構(gòu)之一示意圖；
[0035] 圖12為本實用新型的多頻帶頻率可調(diào)的磁場屏蔽超材料結(jié)構(gòu)之二示意圖；
[0036] 圖13為本實用新型的多頻帶頻率可調(diào)的磁場屏蔽超材料結(jié)構(gòu)之Ξ示意圖；
[0037] 圖14為本實用新型的磁場屏蔽超材料剖面狀態(tài)主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038] 圖15為本實用新型中應(yīng)用的希爾伯特化nbed)分形結(jié)構(gòu)具體尺寸示意圖；
[0039] 圖16為本實用新型中應(yīng)用的科克化och)分形結(jié)構(gòu)具體尺寸示意圖；
[0040] 圖17為本實用新型中應(yīng)用的為雙環(huán)形的金屬線具體尺寸示意圖；
[0041] 圖18為本實用新型中應(yīng)用的為兩個四邊形的金屬線具體尺寸示意圖；
[0042] 圖19為本實用新型中應(yīng)用的為兩個六邊形的金屬線具體尺寸示意圖；
[0043] 圖中：100.基底材料;200和300均為:分形結(jié)構(gòu)層;201.第一