一种超结构毫米波吸波片及其应用制造技术

本发明专利技术属于电磁功能材料领域，具体涉及一种超结构毫米波吸波片及其应用。所述超结构毫米波吸波片由吸收剂和镂空的吸波超结构组成，其中，吸波超结构的结构单元为同轴开口环形镂空图案，尺寸为7～13mm，该超材料吸波结构具有显著的宽频轻质微波吸收效应：在30～100GHz频率范围内，小于‑10dB的有效带宽为5.25～41.03GHz；面密度为0.08～0.15kg·m

【技术实现步骤摘要】
一种超结构毫米波吸波片及其应用
本专利技术属于电磁功能材料领域，具体涉及一种超结构毫米波吸波片及其应用。
技术介绍
毫米波(millimeterwave)是无线电波中的一段，波长为1～10毫米，频段范围为30～300GHz，它是微波向高频的延伸和光波向低频的发展，具有频带宽、波束窄、探测能力强、元件尺寸小等优点，可广泛应用于通讯、雷达、遥感技术、临床医学等领域，具有广阔的发展前景。然而，由于耦合效应，电磁波会对电路信号产生传导和辐射干扰，从而影响电子元件的正常运转，毫米波的高频率使得电子设备与设备之间、设备本身内部的电磁辐射与电磁干扰更加严重，这对电子产品硬件零部件的升级提出了更高的要求。电磁干扰影响电子设备的正常运行，并且存在信息泄露的风险，是公认的当代社会第四大公害。为此开发新型高效毫米波吸波材料/结构是解决电磁干扰的有效途径。毫米波吸收材料可以分为吸波剂和吸波结构两大类，文献调研表明，国内外大量的学者已针对毫米波频段研发了毫米波吸收材料。如：《Controllablepreparationandbroadbandhigh-frequencyabsorptioncapabilitiesofCofibersandCo/Cubimetalliccore-shellfibers》采用磁场辅助还原法合成Co纤维，在一水合醋酸铜和Co纤维存在的情况下，通过简单的电置换反应转化为Co/Cu双金属核壳纤维(BCSFs)。在一个较低的填充质量分数(20～25wt％)下，以Cu2+/Co2+(β)＝0.5：10产生的Co纤维和Co/CuBCSFs表现出相当强的吸收(-41.82～-52.50dB)和更广泛的带宽(6.64～8.24GHz，RL-10dB)；《Simplesalt-TemplateAssemblyforLayeredHeterostructuresofC/FerriteandEG/C/MFe2O4(M＝FeCo,Ni,Zn)NanoparticleArraystowardSuperiorMicrowaveAbsorptionCapabilities》采用简单的钠盐模板法合成了层状C/铁氧体纳米粒子阵列(NPA)和膨胀石墨(EG)/C/MFe2O4(M＝Fe，Co，Ni，Zn)NPA异质结构，使其在在2.0～17.0GHz频率范围具有99％吸收；《CombinationofExpandedGraphite/Fe/Fe3O4CompositesandHollowedOutChiralMetamaterialstowardUltrathin,Ultralight,Broadband,Polarization-Insensitive,andWide-AngleAbsorbers》报道了一种用铁氧体与硅酮耐候胶的混合吸波剂，并与手性螺旋结构相结合，该混合吸振器在21.4～36.3GHz频率范围内的吸收率均保持在90％以上；《ExcellentmicrowaveabsorbingpropertiesofZnO/ZnFe2O4/Fecore-shellmicrorodspreparedbyarapidmicrowave-assistedhydrothermal-chemicalvapordecompositionmethod》采用微波水热-化学气相沉积和水热-化学气相沉积法制备了ZnO/ZnFe2O4/Fe核壳微棒(CSMRs)和微花(CSMFs)。通过改变Td(300℃～500℃)来控制Fe/Zn比，从而调节ZnO/ZnFe2O4/FeCSMRs和CSMFs的静态磁性能和MACs。结果表明，当吸收层厚度仅为2.2mm时，在6.88GHz的最佳反射损耗(RL)值高达46.88dB；《Ni2+guidedphase/structureevolutionandultra-widebandwidthmicrowaveabsorptionofCoxNi1-xalloyhollowmicrospheres》采用一锅液相还原法成功合成了一系列组成和壁厚连续可调的双金属六方密排(HCP)和面心立方(FCC)CoxNi1-x(x＝1,0.858,0.813,0.714,0.662,0.137)合金空心微球(AHMs)，其中35wt％Co0.81Ni0.19，45wt％Co0.86Ni0.14，或50wt％Co0.66Ni0.34AHMs石蜡复合材料拥有显著增强吸收能力，最大反射损耗(RL)值分别为-35.3，-47.3和-54.6dB和超宽的带宽(RL<-10dB)分别为8.16，9.2和10.08GHz；《一种具有多级微结构分布的钛酸钡/四氧化三钴复相毫米波吸波粉体及制备方法》(CN201810866027.7)专利技术出一种BaTiO3/Co3O4复合毫米波吸波粉。此吸波粉在35GHz左右吸波频带带宽可达5GHz左右，反射损耗最大值达-40dB；《一种针对毫米波大气窗口的高效吸波剂及其制备方法》(CN201811025452.X)专利技术了一种针对毫米波大气窗口的吸波剂，此毫米波吸波剂的化学式为BaTiFexO19(x＝9.5～10.5)。此吸波剂在35GHz附近频率的最大吸收有效带宽可达12.0+GHz，最大反射损耗可达～-40dB；《一种三维超材料吸波体》(CN201721904464.0)提出了一种三维超材料。超材料的谐振材料为嵌套的开口方环结构。此三维超材料在4.6～20GHz范围内的吸波率均大于80％；《一种宽带极化不敏感的超材料吸波体》(CN201310682198.1)提出了一种二维开口方环超材料，此超材料具有极化不敏感特性，在9.40～18.60GHz范围吸波率达到60％，在17.8GHz达到峰值，吸波率为99.99％。但这些材料使用的频率范围主要集中在40GHz以下，且涂层匹配厚度较大，带宽较窄，面密度较大，不能满足实际应用。同时，随着新时代的到来，毫米波将迎来大规模商用，与传统的微波相比，毫米波能量更大，频率更高，是未来实现无人驾驶和全息通讯等领域的主要依赖频段，为解决杂波干扰，将超结构的吸波范围调至毫米波范围就显得极为重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种厚度薄、吸收频带宽且能覆盖毫米波频段的吸波片。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种超结构毫米波吸波片，由吸收剂和镂空的吸波超结构组成；所述吸波超结构的结构单元为多重同轴嵌套的开口环，环的直径为0.5～1.25cm；将吸收剂分散到基底材料中填充到镂空的多重同轴嵌套的开口环缝隙中。值得说明的是，本专利技术通过单元结构的周期性排列，并利用多组结构和单个单元之间的相互作用，以控制入射电磁波与超材料的耦合及响应机制。同时，通过改变超结构材料结构单元的形状、尺寸、分布、基底的厚度，调控超材料吸波结构的电磁谐振，使其阻抗与空间阻抗相匹配，增大入射电磁波；控制入射电磁波与超材料的耦合及电磁响应特性，通过电磁耦合将入射电磁波消耗掉，从而显著增强材料对电磁波的吸收能力，达到满足多频带、轻质、吸收效果好的效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超结构毫米波吸波片，其特征在于，由吸收剂和镂空的吸波超结构组成；所述超结构的结构单元为多重同轴嵌套的开口环，环的直径为0.5～1.25cm；将吸收剂分散到基底材料中，再填充到镂空的多重同轴嵌套的开口环缝隙中。/n

【技术特征摘要】
1.一种超结构毫米波吸波片，其特征在于，由吸收剂和镂空的吸波超结构组成；所述超结构的结构单元为多重同轴嵌套的开口环，环的直径为0.5～1.25cm；将吸收剂分散到基底材料中，再填充到镂空的多重同轴嵌套的开口环缝隙中。


2.根据权利要求1所述的超结构毫米波吸波片，其特征在于，所述多重同轴嵌套开口环的圆环宽度为0.5～1.25mm；同轴开口环环间间距为0.5～1.25mm；开口的间隙宽为0.6mm；嵌套的开口环数为2～5层；结构单元的大小为5×5mm2～14.5×14.5mm2。


3.根据权利要求1所述的超结构毫米波吸波片，其特征在于，所述吸波片适用于毫米波频段30～100GHz，且频率连续可调。


4.根据权利要求3所述的超结构毫米波吸波片，其特征在于，小于等于-10dB的有效带宽为5.25～41.03GHz，最大吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：季然，范宝新，童国秀，杨小芬，陈晨，傅仕红，吴文华，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33