一种电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体制造技术

本发明专利技术提出了一种基于电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体，属于微波电磁隐身技术领域。本发明专利技术提供的吸波结构包括六个电阻膜层和磁性吸收层，金属反射层，电阻膜间隔支撑层。六层电阻膜层和磁性材料，形成叠层结构，各层电阻膜间距均为T，磁性层的厚度为H。各层电阻膜的由单元结构均为正方形，从上而下的尺寸分别为L1，L1，L3，L4，L5，L6的阵列结构，单元周期为P。本发明专利技术基于电损耗材料和磁性材料的合理结构化设计，实现了超宽带的吸波效果，并且在某些频段具有高强度的吸收，由于结构的对称性使得结构对于电磁波的极化不敏感，多层电阻的渐变性设计增强了宽带大角度吸收效果。

A multilayer ultra wide band absorber composed of electric loss material and magnetic material

The invention provides a multilayer ultra wide band absorber based on composite of electric loss material and magnetic material, which belongs to the technical field of microwave electromagnetic stealth. The absorbing structure provided by the invention includes six resistance film layers, magnetic absorption layers, metal reflection layers and resistance film spacing support layers. Six layers of resistance film and magnetic material form a laminated structure. The distance between each layer of resistance film is t, and the thickness of magnetic layer is h. The cell structure of each layer of resistance film is square, and the top-down dimensions are L1, L1, L3, L4, L5, L6 array structure, and the cell cycle is p. Based on the reasonable structural design of electric loss material and magnetic material, the invention realizes the absorption effect of ultra wide band, and has high strength absorption in some frequency bands. Due to the symmetry of the structure, the structure is not sensitive to the polarization of electromagnetic wave, and the gradual change design of multi-layer resistance enhances the absorption effect of wide band and large angle.

【技术实现步骤摘要】
一种电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体
本专利技术涉及微波电磁隐身
，具体涉及一种基于电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体。
技术介绍
随着现代科技的发展，各种探测技术的不断增强，对于宽带且吸收电磁波的材料要求越来越高。微波吸波材料能有效的吸收、衰减入射的电磁波而广泛应用于军事隐身、电磁屏蔽等电磁防护方面。传统的吸波材料如如铁基材料，炭基材料等，这些吸波材料虽然能够在一定的厚度下实现宽带吸收，但是其吸收强度和吸收宽度往往难以满足要求。南京大学的孟凡逛和伍端新在其申请的专利文献“基于损耗型频率选择表面的亚波长层层状三维吸波结构”(申请号：CNl08493623A)提出一种宽频吸波材料采用铁氧体层与损耗型频率选择分别负责低频与高频的吸收，但是低频的吸收效果并不好，部分频点的反射大约-10dB,高频也只有到25GHz的-10dB的吸收，并且反射曲线波动剧烈。
技术实现思路
鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种基于电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体，所述吸波体包括第一电阻膜层、第二电阻膜层、第三电阻膜层、第四电阻膜层，第五电阻膜层，第六电阻膜层和一层磁性吸收层，磁性层置于电阻膜层的下面，磁性吸收层可以是羰基铁，金属合金粉或者磁性金属氧化物与树脂构成的复合体。优选地，所述电阻膜层材料可以是石墨烯、氧化铟锡，聚合物导电材料，石墨，乙炔炭黑，碳纳米管的一种或复合体。优选地，正方形导电膜的方阻为Rs，且60Ω/sq≤Rs≤200Ω/sq。优选地，所述的电阻膜间隔支撑层的相对介电常数为ε，且1≤ε≤1.5，电阻膜间隔支撑层材质可以是PVC或PMI泡沫，或者蜂窝材料。优选地，所述电阻膜间距T，且2mm≤T≤8mm。优选地，所述磁性层的厚度H，且0.2mm≤H≤4mm。优选地，所述电阻膜层的尺寸各不相同，且尺寸满足:2≤L1≤7mm；5≤L2≤10mm；6≤L2≤13mm；7≤L4≤13mm；8≤L5≤14mm；8≤L6≤14mm。本专利技术的另一方面，提供了一种由上述吸波体构成的图案化结构，所述图案化结构为周期性单元，其图案可以为方片，圆片，方环，圆环，开口环或他们中的一种或多种。优选地，所述单元的周期为P，且12mm≤P≤16mm。与现有技术方案相比，本专利技术至少具有以下有益效果：(1)由于本专利技术有效的控制了磁性层的厚度，在保障低频性能的同时显著的降低了材料的面密度。(2)由于本专利技术充分利用了电阻膜的损耗，构造出的吸波体吸收频带宽且吸收强度高，在6GHz-22GHz频段内的反射小于-20dB。(3)由于本专利技术采用采用多层电阻膜的设计思路，所构造的吸波体的厚度较薄。附图说明图1为本专利技术的周期结构单元的三维示意图；图2为本专利技术的单元结构尺寸标注图；图3为本专利技术的超宽带电磁吸波体的第一电阻膜层的正面示意图；图4为本专利技术的三维示意图；图5为本专利技术的方案1所对应的超宽带电磁吸波体的垂直入射反射率仿真结果；图6为本专利技术的方案2所对应的超宽带电磁吸波体璃的垂直入射反射率仿真结果。下面对本专利技术进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本专利技术的简易例子，并不代表或限制本专利技术的权利保护范围，本专利技术的保护范围以权利要求书为准。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。为更好地说明本专利技术，便于理解本专利技术的技术方案，本专利技术的典型但非限制性的实施例如下：实施例1如图1所示，通过在磁性吸收层上面设计尺寸和阻值均变化的多层电阻膜，使得宽带范围内的电磁波入射到材料内部，被损耗吸收；其中电阻膜起吸收电磁波和调节阻抗匹配的作用，通过底部磁性材料的高损耗，使得吸收效果进一步增强。通过合理设计优化单元结构，实现了宽带范围内的较强的电磁共振，获得了超宽带的吸波效果。低频的吸收主要得益于磁性材料的磁损耗。如图2所示，超宽带吸波结构由第一电阻膜层(1)、第二电阻膜层(2)、第三电阻膜层(3)、第四电阻膜膜层(4)，第五电阻膜膜层(5)，第六电阻膜膜层(6)和磁性吸收层(7)，金属反射层(8)，电阻膜间的支撑层(9)组成。多个吸波体单元组成的阵列结构如图4所示；阵列结构为周期性单元，其中吸波体单元可以为方片，圆片，方环，圆环，开口环或他们中的一种或多种；所述单元的周期为P，且12mm≤P≤16mm；吸波体单元的第一电阻膜层的正面示意图如图3所示。电阻膜间的支撑层(9)是PVC或PMI硬质泡沫，其相对介电常数ε为1.12，泡沫被电阻膜分开，泡沫层主要作用在于控制电阻膜间的距离并有效的降低重量并，泡沫与电阻膜通过树脂粘接在一起。磁性材料为铁硅铝合金粉分散在树脂材料中。其中磁性层(7)H的厚度H＝2mm，电阻膜间的间隔厚度T＝4.4mm，电阻膜的电阻Rs为60-200Ω/sq。单元周期P＝14.0mm。第一层电阻膜(1)的单元尺寸L1＝5.4mm，第二层电阻膜(2)的单元尺寸L2＝7.2mm，第三层电阻膜(3)的单元尺寸L3＝9.0mm，第四层电阻膜(4)的单元尺寸L4＝10.8mm，第五层电阻膜(5)的单元尺寸L5＝12.5mm，第六层电阻膜(6)的单元尺寸L6＝11.0mm。电阻膜材料可以是石墨烯、氧化铟锡，聚合物导电材料，石墨，乙炔炭黑，碳纳米管的一种或复合体；以石墨烯膜为例，石墨烯材料包括基体层和石墨烯材料层，基体材料可以是聚酰亚胺，在基体材料上涂敷石墨烯浆料，形成电阻膜。电阻膜层的尺寸各不相同，根据优化设计各层尺寸应满足:2≤L1≤7mm；5≤L2≤10mm；6≤L3≤13mm；7≤L4≤13mm；8≤L5≤14mm；8≤L6≤14mm。渐变的尺寸有助于获得较宽频段的阻抗匹配，进而有助于获得宽带吸收效果。优选地，电阻膜层的电阻值也各不相同根据优化设计各层电阻值应满足：60≤R1≤130Ω/sq；120≤R2≤150Ω/sq；130≤R3≤180Ω/sq；140≤R4≤180Ω/sq；150≤R5≤200Ω/sq；150≤R6≤200Ω/sq；相较于电阻值相同的电阻膜层，上述电阻膜层具备以下效果：更好的阻抗匹配效果，进而可获得更宽的吸收带宽和更深的吸收强度。磁性吸收层可以是羰基铁，金属合金粉或者磁性金属氧化物与树脂构成的复合体。金属反射层可以采用铜、铝或合金对电磁波进行反射；在金属板上还可以设置由吸波材料，吸波材料可以是碳系吸波材料或是磁性吸波材料，具体类型可以根据具体电磁波的类型进行选择。电阻膜间隔支撑层的相对介电常数为ε，且1≤ε≤1.5，电阻膜间隔支撑层材质可以是PVC或PMI泡沫，或者蜂窝材料。图5中的反射曲线是在垂直入射条件下，所述吸波体在0.5GHz-40GHz频段内TE和TM极化波下的反射曲线。从图中可以看出以-10dB的标准，该吸波结构的有效频段为1.0GHz-28.9GHz，以-20dB的标准，该吸波结构的有效频段为6.2G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体，所述吸波体包括第一电阻膜层、第二电阻膜层、第三电阻膜层、第四电阻膜层，第五电阻膜层，第六电阻膜层和一层磁性吸收层，所述磁性吸收层置于电阻膜层的下面。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体，所述吸波体包括第一电阻膜层、第二电阻膜层、第三电阻膜层、第四电阻膜层，第五电阻膜层，第六电阻膜层和一层磁性吸收层，所述磁性吸收层置于电阻膜层的下面。


2.根据权利要求1所述的基于电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体，其特征在于：所述电阻膜层材料可以是石墨烯、氧化铟锡，聚合物导电材料，石墨，乙炔炭黑，碳纳米管的一种或复合体。


3.根据权利要求1所述的基于电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体，其特征在于：正方形导电膜的方阻为Rs，且60Ω/sq≤Rs≤200Ω/sq。


4.根据权利要求1所述的基于电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体，其特征在于，所述的电阻膜间隔支撑层的相对介电常数为ε，且1≤ε≤1.5，电阻膜间隔支撑层材质可以是PVC或PMI泡沫，或者蜂窝材料。


5.根据权利要求1所述的基于电损耗材料与磁性材料复合的多层超宽带吸波体，其特征在于，所述电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹生，洪波，明鹏，王俊鹏，龙昌，
申请(专利权)人：航天科工武汉磁电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42