—种以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料制造技术

本发明专利技术公开了一种以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料，属于吸波材料技术领域，包括损耗介质装载装置和底层背板，所述损耗介质装载装置和底层背板构成封闭结构，所述损耗介质装载装置内填充有损耗介质；所述损耗介质装载装置由透明材料制成，所述损耗介质为去离子水，所述底层背板为ITO导电薄膜背板，所述损耗介质装载装置的底部还设有用于注入和排出去离子水的两个通孔。本发明专利技术以去离子水为损耗介质，在不增加厚度的同时，显著拓展吸波带宽，本发明专利技术选用的构成材料在可见光频段具有高透光率特性，使得所构成的吸波材料具有高透光率特性。

A transparent broadband absorbing material with water as loss medium

The invention discloses a transparent structure type broadband wave absorbing material with water as a lossy medium, which belongs to the field of absorbing material technology, including a loss medium loading device and a bottom backboard. The loss medium loading device and the bottom backboard constitute a closed structure, and the loss medium loading device is filled with a loss medium; The loss medium loading device is made of transparent material, the loss medium is deionized water, the bottom back plate is ITO conductive film back plate, and the bottom of the loss medium loading device is also provided with two through holes for injecting and discharging deionized water. The invention uses deionized water as the lossy medium, and expands the wave absorbing bandwidth without increasing the thickness. The material used in the invention has high transmittance in the visible light band, so that the absorbing material is characterized by high transmittance.

【技术实现步骤摘要】
一种以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料
本专利技术属于吸波材料
，具体涉及一种以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料。
技术介绍
在新世纪信息化战争中，隐身技术对于武器装备的生存能力和作战效能影响意义深远。针对目前快速发展的高精度、多波段和多基雷达探测系统，在武器装备上采用吸波材料能够有效地降低雷达探测精度，从而提高武器装备的生存能力和突防能力。与此同时，随着现代电子信息技术的快速发展，与之相伴的电磁辐射几乎无处不在，电磁“污染”问题诸如电磁干扰和电磁兼容等已经严重影响人体健康。利用电磁吸波材料的屏蔽作用可以有效降低电磁“污染”对人类健康的潜在威胁，因此，探索高性能电磁吸波材料一直是新型电子功能材料与器件领域研究的热点。目前，电磁吸波材料依其成型工艺和承载能力可以分为涂层型和结构型吸波材料两大类，涂层型一般由粘接剂、吸附剂复合而成，吸波能力主要与吸收剂种类有关，涂层型吸波材料因其工艺简单，使用方便，容易调节而受到重视，但是涂层型吸波材料只能吸收某一特定频段的电磁波。结构型吸波材料具有承载和减小电磁波反射双重功能，其由于具有较宽的工作带宽、高效的吸波效率、易于制备以及成本低廉的特点，一直受到研究者们的广泛关注，例如，Salisbury吸波屏、Jaumann吸波屏和电路模拟吸波体，已被广泛应用于隐身材料设计中。结构型吸波材料充分利用了具有欧姆损耗的媒质层与金属背板之间产生的谐振响应，可以获得较为理想的宽带吸波性能。然而，武器装备隐身的某些实际需求对一些新型吸波材料提出了更为迫切的要求。例如，在武器装备的一些特殊部件，如可视窗、信号灯处，不仅有雷达隐身的需求，同时还需要保持较好的透光性。目前，实现光学透明的吸波材料主要是采用周期结构的透明导电薄膜(如ITO、石墨烯等)代替传统的金属材料实现，现有技术(周必成,等.光学透明和双波段吸波超材料的设计与性能[J].微波学报,2016,32(3):46-50)公开了一种光学透明和双波段吸波超材料，该吸波体基本单元由ITO十字微结构加补丁结构、玻璃及ITO膜组成，其ITO微结构在上层，中间为玻璃，下层为ITO膜，该材料在8.5-11GHz和14.5-16.5GHz频率范围内反射率小于-10db。但在实际应用中，大面积制备该类周期结构的透明导电薄膜的工艺难度和成本仍然较大。因此，本专利技术采用透明的水溶液作为损耗介质，透明导电薄膜仅仅用作反射背板，提供一种在可见光频段具有高透光性同时在微波频段具有宽带宽角度吸波性能的电磁吸波材料，解决隐身技术或其他领域中吸波材料的使用对于可见光的遮挡问题。
技术实现思路
针对上述背景，本专利技术旨在提供在可见光频段具有高透光性同时在微波频段具有宽带宽角度吸波性能的电磁吸波材料，以解决现有技术中存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料，所述结构型吸波材料包括损耗介质装载装置和底层背板，所述损耗介质装载装置和底层背板构成封闭结构，所述封闭结构内填充有损耗介质；所述损耗介质装载装置由透明材料制成，所述损耗介质为去离子水，所述底层背板为ITO导电薄膜背板，所述损耗介质装载装置的底部还设有用于注入和排出去离子水的两个通孔。优选地，所述损耗介质装载装置的下表面开有内凹，所述内凹的顶部向上开有多个圆柱槽，所述圆柱槽周期阵列分布，去离子水充满所述内凹形成完整水溶液层，去离子水充满所述圆柱槽形成柱状周期阵列结构层，上下两层水溶液层相连通，共同构成了该吸波材核心结构。更优选地，所述内凹的深度值h1为0.5-2mm，圆柱槽的单元周期P为3-10mm，圆柱槽的深度h2为0-2mm，圆柱槽的直径r与单元周期P的比值为0.1-0.9，所述内凹的长宽分别为M×P和N×P，M和N为整数，分别表示在长宽方向包含的周期个数，所述圆柱槽顶端距离损耗介质装载装置上表面的距离h3为0.9-2.5mm。优选地，用于制作所述损耗介质承载装置的透明材料的介电常数为2-5，介电损耗角为0-0.05。更优选地，所述透明材料选自普通玻璃、石英玻璃、PMMA、PDMS中的一种。优选地，所述ITO导电薄膜的方阻值为1-20Ω/sq。优选地，所述损耗介质承载装置与底层背板沿四周边缘用粘接剂粘结，用于注入和排出去离子水的两个所述通孔沿所述损耗介质承载装置对角设置，便于后期注射和排出液体。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：1、本专利技术以去离子水为损耗介质，去离子水在微波频段的相对介电常数具有频散和高损耗特性，利用去离子水与底层的ITO导电薄膜背板构成电磁谐振结构，可在微波频段实现宽带电磁吸波性能，在不增加厚度的同时，可显著拓展吸波带宽；2、本专利技术选用去离子水作为损耗介质、透明材料做损耗介质承载装置、ITO导电薄膜作底层背板，由于上述构成材料在可见光频段具有高透光率特性，使得所构成的吸波材料具有高透光率特性；3、本专利技术对于斜入射在0～60°范围内的电磁波TE波和TM波都具有稳定的宽带吸波性能；4、本专利技术所需的材料去离子水、透明材料、ITO导电薄膜易于获得，制备成本较低，并且制备工艺简单成熟、可操作性强；5、利用水溶液的循环冷却效果，本专利技术的吸波材料还具有降低红外辐射的能力。附图说明图1为本专利技术实施例1中以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料的剖面结构示意图；图2为本专利技术实施例1中以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料的三维结构示意图；图3为本专利技术实施例1中以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料一个单元的分层结构示意图；图4为本专利技术实施例1中以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料在室温时的吸波曲线；图5为本专利技术实施例4中以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料在室温时的吸波曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一种以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料，所述结构型吸波材料包括损耗介质装载装置2和底层背板3，所述损耗介质承载装置2与底层背板3沿四周边缘用粘接剂粘结形成封闭结构，所述封闭结构内填充有去离子水，所述损耗介质装载装置2的底部设有用于注入和排出去离子水的两个通孔4，两个所述通孔4沿所述损耗介质承载装置2的对角设置，便于后期注射和排出液体。所述损耗介质装载装置2靠近底层背板3的表面开有内凹，去离子水充满所述内凹，使用的去离子水工作在室温(25℃)和一个标准大气压下。所述内凹的深度值h1为1mm，所述内凹的顶部距离损耗介质承载装置2上表面的距离为2.5mm，所述损耗介质装载装置2由石英玻璃制成，所述底层背板3为ITO导电薄膜背板，ITO导电薄膜的方阻值为6Ω/sq。上述结构型宽带吸波材料的制备方法，包括以下步骤：S1、按照预先设计的尺寸利用PMMA材料制作损耗介装载装置2；S2、将S1步骤制作的损耗介装载装置2四周利用粘结剂粘接固定在ITO导电薄膜背板3上；S3、在损耗介装载装置2底部两端开通孔4，连接导管，作为进液和出液端口。对于垂直入射的电磁波(TE波或TM波)，实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料，其特征在于，包括损耗介质装载装置(2)和底层背板(3)，所述损耗介质装载装置(2)和底层背板(3)构成封闭结构，所述封闭结构内填充有损耗介质；所述损耗介质装载装置(2)由透明材料制成，所述损耗介质为去离子水，所述底层背板(3)为ITO导电薄膜背板；所述损耗介质装载装置(2)的底部还设有用于注入和排出去离子水的两个通孔(4)。

【技术特征摘要】
1.一种以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料，其特征在于，包括损耗介质装载装置(2)和底层背板(3)，所述损耗介质装载装置(2)和底层背板(3)构成封闭结构，所述封闭结构内填充有损耗介质；所述损耗介质装载装置(2)由透明材料制成，所述损耗介质为去离子水，所述底层背板(3)为ITO导电薄膜背板；所述损耗介质装载装置(2)的底部还设有用于注入和排出去离子水的两个通孔(4)。2.根据权利要求1所述的以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料，其特征在于，所述损耗介质装载装置(2)的下表面开有内凹，去离子水充满所述内凹形成完整水溶液层，所述内凹的顶部向上开有多个圆柱槽(1)，所述圆柱槽(1)周期阵列分布，去离子水充满所述圆柱槽(1)形成柱状周期阵列结构层。3.根据权利要求2所述的以水为损耗介质的可透光的结构型宽带吸波材料，其特征在于，所述内凹的深度值h1为0.5-2mm，圆柱槽(1)的单元周期P为3-10mm，圆柱槽(1)的深度h2为0-2mm，圆柱槽(1)的直径r...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞永强，屈绍波，张介秋，王甲富，李勇峰，王军，杜红亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61