一种宽频段吸波体及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种宽频段吸波体，包括介电层、电阻层和反射层，其中电阻层位于介电层表面，所述反射层位于所述宽频段吸波体的底层，介电层位于反射层上方；所述电阻层为连续层或者由周期性结构重复组成的阵列，所述周期性结构的尺寸为0.01mm‑50mm，周期性结构的形状为点、线段、三角形、四边形、多边形、圆形、椭圆中的一种或多种的组合。本发明专利技术提出的宽频段吸波体通过合理的结构设计与计算，厚度薄，吸收频段宽。

Broadband wave absorbing body and preparation method thereof

The invention provides a wideband absorber, includes a dielectric layer, a resistive layer and a reflective layer, the resistance layer in the dielectric layer, the reflective layer is positioned on the bottom of the broadband absorbing wave, dielectric layer is disposed on the reflective layer; the resistance layer is a continuous layer or by cycle the structure of repeat array, the periodic structure of the size of 0.01mm 50mm, combination of periodic structure is in the shape of one or more points, line, triangle, quadrilateral, polygon, circle and ellipse. The wide band absorbing body of the invention has the advantages of reasonable structure design and calculation, thin thickness and wide absorption band.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于吸波材料领域，特别涉及一种微波吸波材料及其制备方法。
技术介绍
吸波体能将入射电磁波的电磁能量通过电、磁等感应转换为热能耗散掉，减少电磁波反射，广泛应用于机舰隐身、电磁屏蔽、电磁辐射防护等军事和民用等方面。由于不同的仪器设备工作频率不同，因此宽频段吸波体的研究显得尤为重要。目前，主要通过引入铁磁系材料(Appl.Phys.Lett.95,023114(2009))或者用多层结构来拓宽吸波频段。例如专利CN103582400A提出的宽频吸波超材料虚拟划分为多个周期排列的基本单元，一个基本单元由沿电磁波传播方向依次层叠的第一子单元、第二子单元以及第三子单元构成。专利CN103715513A提出的基于亚波长金属结构的宽频吸波材料，自上而下分别由第一基材、第二基材和第三基材组成，所述第一基材上表面覆有周期性排列的矩形金属结构，所述第二基材属于传统吸波材料，所述第三基材上表面覆有周期性排列的“回”字形金属结构。专利CN102709708A提出的具有周期结构的电磁吸波材料，包括磁性吸波材料网格和介电材料制成的介质块，磁性吸波材料网格上网孔为通孔。但是这些材料及方法往往存在厚度大，机械强度低，稳定性差，加工难度高等不足，而且吸波频段也不够宽，因此设计一种能有效拓宽吸波频段，同时厚度薄，加工工艺简单，材料稳定好，可批量制作的宽频段吸波体具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：针对本领域存在的不足之处，提出一种工艺简单、材料厚度薄、吸收频段宽、稳定性好的宽频段吸波体。本专利技术的第二个目的是提出所述宽频段吸波体的制备方法。实现本专利技术上述目的的技术方案为：一种宽频段吸波体，包括介电层、电阻层和反射层，电阻层位于介电层表面，所述反射层位于所述宽频段吸波体的底层，介电层位于反射层上方；所述电阻层为连续层或者由周期性结构重复组成的阵列，所述周期性结构的尺寸为0.01mm-50mm，周期性结构的形状为点、线段、三角形、四边形、多边形、圆形、椭圆中的一种或多种的组合。其中，所述电阻层由金属、碳系材料、金属氧化物、合金、导电聚合物中的一种或两种构成，所述电阻层的表面电阻为0.01欧姆-2000欧姆；所述金属为金、银、铜、铁、铝中的一种或多种的混合物；所述碳系材料为炭黑、碳纳米管、石墨、石墨烯、氧化石墨中的一种或多种。本专利技术可选的技术方案之一为：所述电阻层下附着有基底，所述基底为二氧化硅无机玻璃、硅片、木板、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)有机玻璃、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、普通纸张中一种或多种。其中，所述介电层的厚度为0.02mm～20mm，介电常数为1～10，介电损耗为0～2。优选地，所述介电层的厚度为0.05mm-15mm，介电常数为1.1～7，介电损耗为0～1.5。其中，所述介电层为环氧及其衍生物或其增强体、二氧化硅无机玻璃、聚四氟乙烯(PTFE)、有机玻璃、橡胶、高分子聚合物、硬质泡沫中的一种；所述反射层由金属、碳纤维、合金等材料类别中的一种或两种以上构成。更优选地，所述周期性结构的尺寸为0.05mm-30mm。进一步优选地，所述宽频段吸波体包括1～5层介电层、1～5层电阻层，介电层和电阻层相间布置。本专利技术还提出所述的宽频段吸波体的制备方法，其包括步骤：(1)准备介电层：根据介电常数、介电损耗、厚度的参数要求选取合适的已成型材料或者材料的前驱体溶液，作为介电层，(2)制作电阻层：选取导电材料，设计周期性结构阵列，在介电层或者基底上形成电阻层；所述电阻层的形成方法为丝网印刷法、凹版印刷法、柔性版印刷法、刮板涂布法中的一种，(3)制作宽频段吸波体：将介电层、电阻层、全反射层组合，得到宽频段吸波体。进一步地，所述步骤(2)中，导电材料为金属、碳系材料、混合材料中的一种，所述混合材料为金属与碳系材料、金属氧化物、导电聚合物中的一种按质量比1～10:1的混合物，所述导电材料的粒径为0.1～100μm，均匀分散于有机溶剂中，在介电层或者基底上形成周期性结构。所述有机溶剂可以为乙二醇、丙酮、乙醇、NMP中的一种或多种。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：(1)本专利技术提出的吸波体，可用于制备的材料范围广泛，只要满足拟要求范围内的参数均可使用，降低了材料的成本；(2)本专利技术的宽频段吸波体结构简单，制备工艺多样，能快速、批量制作。(3)本专利技术的宽频段吸波体能够显著提高材料的稳定性，能够耐温、耐湿、耐腐蚀。(4)本专利技术提出的宽频段吸波体通过合理的结构设计与计算，厚度薄，吸收频段宽。附图说明图1是本专利技术实施例1中所述宽频段吸波体的一种结构示意图。图2是本专利技术实施例1中宽频段吸波体的反射率曲线。图3是实施例3的周期性结构示意图。图4本专利技术实施例2中宽频段吸波体的反射率曲线。图5是本专利技术实施例3和4中宽频段吸波体的反射率曲线。图例说明：1、介电层，2、电阻层，3、反射层，4、基底。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。如无特别说明，实施例中采用的手段均为本领域公知的技术手段。实施例1如附图1所示为本专利技术的宽频段吸波体的一种示意图，共有3层，包括一个介电层1，一个电阻层2，一个反射层3，其中电阻层附于介电层表面。本实施例中，介电层1厚度为6mm，介电常数为2.1，介电损耗为0.01，电阻层2周期性结构阵列为多个四边形的组合图形，四边形边长为9mm，材质为铜，表面电阻为160欧姆，形成方式为丝网印刷，反射层3为铝板，整个宽频段吸波体厚度为6.1mm。上述实施例的宽频段吸波体的制备方法包括以下步骤：(1)准备介电层：根据介电常数、介电损耗、厚度等参数要求选取聚四氟乙烯板作为介电层。(2)制作电阻层：金属铜颗粒，粒径在0.1～50微米之间，10g分散于20mL的乙二醇溶剂中，通过丝网印刷形成周期性阵列(丝网的网孔是9×9mm，油墨透过网孔转移到基底表面形成阵列)，然后将获得的电阻层进行干燥处理，蒸发掉溶剂，在介电层表面形成表面电阻为160欧姆的具有周期性结构阵列的电阻层。(3)制作宽频段吸波体：将介电层、反射层组合，得到宽频段吸波体。通过上述方法制得的本实施例的宽频段吸波体，在6.8GHz-16GHz频段范围内反射率均小于0.1(见附图2)，在7.5GHz和14GHz处出现两个波谷。实施例2本实施例的宽频段吸波体共有4层，包括两个介电层1，一个电阻层2，一个反射层3，其中电阻层附于介电层1表面，位于两个介电层1之间。本实施例中，介电层1厚度分别为0.2mm和0.25mm，介电常数为4.3，介电损耗为0.02，电阻层2周期性结构阵列为正五边形，边长为0.7mm，材质为银和碳黑组合，质量比是10:1，表面电阻为40欧姆，形成方式为丝网印刷，反射层3为薄的铜层，整个宽频段吸波体厚度为0.46mm。上述实施例的宽频段吸波体的制备方法包括以下步骤：(1)准备介电层：根据介电常数、介电损耗、厚度等参数要求选取柔性的增强聚合物作为介电层。(2)制作电阻层：15g直径0.02-0.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽频段吸波体，其特征在于，包括介电层、电阻层和反射层，电阻层位于介电层表面，所述反射层位于所述宽频段吸波体的底层，介电层位于反射层上方；所述电阻层为连续层或者由周期性结构重复组成的阵列，所述周期性结构的尺寸为0.01mm‑50mm，周期性结构的形状为点、线段、三角形、四边形、多边形、圆形、椭圆中的一种或多种的组合。

【技术特征摘要】
1.一种宽频段吸波体，其特征在于，包括介电层、电阻层和反射层，电阻层位于介电层表面，所述反射层位于所述宽频段吸波体的底层，介电层位于反射层上方；所述电阻层为连续层或者由周期性结构重复组成的阵列，所述周期性结构的尺寸为0.01mm-50mm，周期性结构的形状为点、线段、三角形、四边形、多边形、圆形、椭圆中的一种或多种的组合。2.根据权利要求1所述的宽频段吸波体，其特征在于，所述电阻层由金属、碳系材料、金属氧化物、合金、导电聚合物中的一种或两种构成，所述电阻层的表面电阻为0.01欧姆-2000欧姆；所述金属为金、银、铜、铁、铝中的一种或多种的混合物；所述碳系材料为炭黑、碳纳米管、石墨、石墨烯、氧化石墨中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的宽频段吸波体，其特征在于，所述电阻层下附着有基底，所述基底为二氧化硅无机玻璃、硅片、木板、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、有机玻璃、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、普通纸张中一种或多种。4.根据权利要求1所述的宽频段吸波体，其特征在于，所述介电层的厚度为0.02mm～20mm，介电常数为1～10，介电损耗为0～2。5.根据权利要求4所述的宽频段吸波体，其特征在于，所述介电层的厚度为0.05mm-15mm，介...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟伟，陈明继，张忠，金灏，曾志辉，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11