一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料及其制备方法。所述材料依次包括包含第一磁介质材料的第一磁介质材料层；包含超材料的超材料层，所述超材料为在纳米银涂膜上刻蚀的周期结构；包含第二磁介质材料的第二磁介质材料层。通过将具有一定阻抗的纳米银涂膜刻蚀出周期结构的图案，形成具有一定阻抗的超材料，再将超材料作为芯层同上下的磁性介质复合并一体化成型，形成超宽频吸波/结构一体化材料，复合材料在2‑18GHz的反射率≤‑8dB，且具有极化不敏感特性。

【技术实现步骤摘要】
一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料及其制备方法
本专利技术涉及吸波材料
，尤其涉及一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料及其制备方法。
技术介绍
随着微波探测技术的发展，系统对微波吸收材料的宽频吸收性能要求越来越高。传统吸波材料如铁氧体、羰基铁粉、金属微粉等，只能在较窄的频段范围内具有吸波性能。结构型吸波材料是实现宽频吸波的主要技术手段，通常是将石墨、炭黑等吸收剂同玻璃钢或者泡沫复合，形成具有一定力学强度的结构形式，但结构型吸波材料实现宽频的条件是具有足够的厚度，而有时这是系统结构本身所不具有的，一定程度上限制了结构吸波材料的应用。将超材料同低介电介质复合，可以在一定程度上降低宽频结构吸波材料的厚度，但依然存在厚度较大的问题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种超材料与磁性介质复合的复合吸波材料。本专利技术的第二个目的是上述复合吸波材料的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料，依次包括：包含第一磁介质材料的第一磁介质材料层；包含超材料的超材料层，所述超材料为在纳米银涂膜上刻蚀的周期结构；和包含第二磁介质材料的第二磁介质材料层。优选地，所述周期结构的单元为正六边形，边长为1-3mm，边长进一步优选为2-3mm，最优选为2.17mm。优选地，所述第一磁介质材料为羰基铁粉；和/或所述第二磁介质材料为铁氧体。优选地，所述第一磁介质材料层的厚度为1-1.5mm；所述超材料层的厚度为0.1-0.15mm；和/或所述第二磁介质材料层的厚度为2-6mm。优选地，所述超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料在2-18GHz反射率≤-8dB。一种所述超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料的制备方法，包括如下步骤：(1)第一磁介质材料膜的制备；(2)超材料的制备；(3)第二磁介质材料膜的制备；(4)复合：将第一磁介质材料膜、超材料、第二磁介质材料膜依次铺贴至指定厚度，粘接，固化，得到所述吸波/结构一体化材料。优选地，所述第一磁介质材料膜采用如下方法进行制备：将第一磁介质材料与树脂进行球磨，得到第一浆料；将第一浆料成型为第一磁介质材料膜；优选地，所述第一磁介质材料与所述树脂的质量比为(7-9)：(1-3)；优选地，还加入第一分散剂进行球磨，所述第一分散剂与所述第一磁介质材料的质量比优选为(700-900)：(1-10)；优选地，所述第一磁介质材料膜的厚度为0.1-0.2mm。优选地，所述超材料采用如下方法进行制备：将聚酰亚胺膜铺贴于硅片基体上，涂覆光敏胶，使用与设计图案相对应的预制掩膜版进行图案曝光，然后使用显影液进行显影，采用真空磁控溅射工艺进行镀铜处理，最后进行超声剥离去胶，形成超材料；优选地，光敏胶的厚度为3-5μm。优选地，所述第二磁介质材料膜按照如下方法进行制备：将第二磁介质材料与树脂进行球磨，得到第二浆料；将第二浆料成型为第二磁介质材料膜；优选地，所述第二磁介质材料与所述树脂的质量比为(7-9)：(1-3)；优选地，还加入第二分散剂进行球磨，所述第二分散剂与所述第二磁介质材料的质量比优选为(700-900)：(1-10)；优选地，所述第二磁介质材料膜的厚度为0.1-0.2mm。优选地，在80-100℃下进行所述固化，固化时间优选为20-40min。有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供的复合吸波材料是一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料。通过将具有一定阻抗的纳米银涂膜刻蚀出周期结构的图案，形成具有一定阻抗的超材料，再将超材料作为中间层同上下的磁性介质复合并一体化成型，形成超宽频吸波/结构一体化材料，复合材料在2-18GHz的反射率≤-8dB，且具有极化不敏感特性。附图说明图1是本专利技术提供的复合吸波材料的结构示意图；图2是实施例1提供的复合吸波材料的反射率曲线图；图3是实施例2提供的复合吸波材料的反射率曲线图；图4是实施例3提供的复合吸波材料的反射率曲线图；图5是实施例4提供的复合吸波材料的反射率曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，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的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。需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。〈第一方面〉本专利技术在第一方面提供了一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料，如图1所示，所述超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料包括如下的三层材料层：包含第一磁介质材料的第一磁介质材料层；包含超材料的超材料层；和包含第二磁介质材料的第二磁介质材料层；其中，所述超材料为在纳米银涂膜上刻蚀的周期结构。本专利技术提供的复合吸波材料是一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料，通过将具有一定阻抗的纳米银涂膜刻蚀出周期结构的图案，形成具有一定阻抗的超材料，再将超材料作为中间层同上下的磁性介质一体化成型，形成超宽频吸波/结构一体化材料。传统吸波材料一般以吸波涂层的方式存在，但吸波涂层吸收频带窄；也有将吸收剂复合到玻璃纤维里实现宽频吸波，但厚度大。本专利技术通过将超材料与磁介质复合，充分发挥超材料的谐振损耗、磁介质的磁损耗，实现宽频吸波。由于超材料本身很薄，几乎不增加额外厚度，所以总体厚度很薄。综合来看，本专利技术提供的复合吸波材料具有厚度薄、吸收宽频(在2-18GHz的反射率≤-8dB)、偏振不敏感的优异特点。在一些优选的实施方式中，所述周期结构的单元为正六边形，边长为1-3mm，边长进一步优选为2-3mm，最优选为2.17mm。采用具有这一边长特征的正六边形作为周期结构的单元结构图案周期对称，对电磁波的极化不敏感，即对不同极化电磁波都有优异的吸波性能。刻蚀后，周期结构呈现蜂窝状。在一些优选的实施方式中，所述第一磁介质材料为羰基铁粉，所述第二磁介质材料为铁氧体。不同的磁介质具有相应的电磁参数。当采用羰基铁粉作为第一磁介质材料，铁氧体作为第二磁介质材料时，频段在2-18GHz。在一些优选的实施方式中，所述第一磁介质材料层的厚度d1为1-1.5mm；所述超材料层的厚度d2为0.1-0.15mm，优选为0.13mm；和/或所述第二磁介质材料层的厚度d3为2-6mm。厚度过大或过小，吸波性能发生变化，无法实现宽频吸波。〈第二方面〉本专利技术在第二方面提供了一种所述超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料的制备方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料，其特征在于，依次包括：/n包含第一磁介质材料的第一磁介质材料层；/n包含超材料的超材料层，所述超材料为在纳米银涂膜上刻蚀的周期结构；和/n包含第二磁介质材料的第二磁介质材料层。/n

【技术特征摘要】
1.一种超材料与磁性介质复合的吸波/结构一体化材料，其特征在于，依次包括：
包含第一磁介质材料的第一磁介质材料层；
包含超材料的超材料层，所述超材料为在纳米银涂膜上刻蚀的周期结构；和
包含第二磁介质材料的第二磁介质材料层。


2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，
所述周期结构的单元为正六边形，边长为1-3mm，边长进一步优选为2-3mm，最优选为2.17mm。


3.根据权利要求1或2所述的材料，其特征在于，
所述第一磁介质材料为羰基铁粉；和/或
所述第二磁介质材料为铁氧体。


4.根据权利要求1至3任一项所述的材料，其特征在于，
所述第一磁介质材料层的厚度为1-1.5mm；
所述超材料层的厚度为0.1-0.15mm；和/或
所述第二磁介质材料层的厚度为2-6mm。


5.根据权利要求1至4任一项所述的材料，其特征在于，
所述吸波/结构一体化材料在2-18GHz反射率≤-8dB。


6.权利要求1至5任一项所述材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)第一磁介质材料膜的制备；
(2)超材料的制备；
(3)第二磁介质材料膜的制备；
(4)复合：将第一磁介质材料膜、超材料、第二磁介质材料膜依次铺贴至指定厚度，粘接，固化，得到所述吸波/结构一体化材料。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，
所述第一磁介质材料膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智慧，张久霖，孙新，车永星，姚石磊，田江晓，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11