本发明专利技术属于隐身材料技术领域，具体涉及一种基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料。包括沿电磁传播方向依次设置的折纸结构、基板层和金属背板，所述折纸结构包括可重构基板和印制在所述可重构基板上的超材料结构单元。本发明专利技术实现了吸波材料可动态调整，通过优化结构设计，实现了对TM波的超宽带吸收。与此同时，该可重构吸波材料拥有良好的斜入射性能，角域较宽。随着形状记忆合金、4D印刷和自折叠折纸等微制造技术的不断发展，本发明专利技术在制造可重构器件将有更广阔的应用空间。造可重构器件将有更广阔的应用空间。造可重构器件将有更广阔的应用空间。
【技术实现步骤摘要】
一种基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料
[0001]本专利技术属于隐身材料
，具体涉及一种基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料。
技术介绍
[0002]在信息化战争的背景下，电磁吸波材料是实现隐身技术的有效途径之一，已经成为各国争相研究的重点。与此同时，它在无线通信、电磁屏蔽和电磁兼容等领域都有广阔的应用前景。为了实现高效的电磁吸波特性，传统型吸波材料对材料各组分的物理和化学特性以及制备过程进行了深入研究，制备出一系列具有导电损耗、介电损耗和磁损耗特性的吸波材料。然而，随着对传统吸波材料的性能表征的研究不断深入，其吸波性能可挖掘空间越来越小。而超材料结构设计的引入和发展，为电磁吸波材料综合性能的提升带来了一次全新的变革。相比传统型吸波材料，吸波超材料最大的优势就是宏观性能的可设计性，即材料整体的吸波性能不再简单地由组成材料的电磁损耗特性决定，吸波超材料的周期单元结构以及排布方式也会直接影响材料整体的吸波性能。
[0003]基于吸波超材料设计的完美吸波材料，是指能对位于工作波长的电磁波进行有效吸收的器件，它不仅可以应用于国防防御体系中，也可以应用到我们的日常生活中，为我们的生活提供极大的便利。超材料完美吸波材料一般采用经典的三层结构，顶层为周期性金属结构，中间层为具有一定厚度的电介质或者绝缘体材料，底层采用厚度远大于电磁波在金属中趋肤深度的连续金属膜，可以起到阻挡电磁波透射的作用。通过合理优化结构参数，可以实现器件工作波长的改变和吸收参数的调节。这样优异的特性可以使超材料完美吸波材料在生物传感器、滤波器、太阳能光伏和光电检测等领域得到很好的应用和发展。从电磁波吸收频带来看，完美吸波材料可以分为窄带吸收和宽带吸收，另外还有单频带、双频带、多频带等多种电磁波吸收模式。从偏振敏感情况来看，可以分为入射角偏振敏感和入射角偏振不敏感吸波材料。
[0004]然而，上述吸波材料都是二维超材料，尽管拥有厚度小、可集成化的特征，结构一旦设计好，再去改变吸波材料的结构具有一定的挑战性。此外，一般的超材料吸波材料在保持宽带吸收的同时，最大的入射角在30
°‑
60
°
之间，且随着入射角度的增加，吸波材料的性能会逐渐变差，导致在实际应用中有很大的局限性。
技术实现思路
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料，包括沿电磁传播方向依次设置的可重构超材料、基板层和金属背板，所述折纸结构包括可重构基板和印制在所述可重构基板上的超材料结构单元。
[0008]进一步的，所述可重构基板为厚度0.05mm的聚酰亚胺基板。
[0009]进一步的，所述超材料结构单元为电阻膜。
[0010]更进一步的，所述电阻膜形状为十字形。
[0011]更进一步的，所述电阻膜的方阻为100Ω/sq。
[0012]进一步的，所述基板层为厚度为2mm的PMI泡沫基板。
[0013]进一步的，所述金属背板厚度为0.017mm。
[0014]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0015](1)本专利技术实现了吸波材料可动态调整，吸波材料在一定的伸缩范围内(改变折叠角)保持高效的吸波性能。当折叠角为55
°
时，在1.48
‑
40.00GHz频段范围内，吸波材料对TM波的吸收率保持在90％以上。
[0016](2)本专利技术实现了吸波材料在较大入射角下仍能实现宽带吸收，当TM波的入射角度为70
°
时(折叠角固定为55
°
)，吸波材料仍能在5.91
‑
40.00GHz频段范围内，吸收率保持在90％以上。
[0017](3)本专利技术实现了吸波材料在TM斜入射情况下对电磁波的高效吸收，随着斜入射角度的增大，吸收效率先增大后减小。当TM波的斜入射角度为50
°
时，吸波材料在工作频段内对电磁波的吸收率几乎全部达到100％。
[0018](4)本专利技术在设计过程中，实现吸波材料在折叠过程中有效降低相对密度，且随着顶点角α的增大，吸波材料的相对密度进一步降低。吸波材料的轻量性和可重构性，使得本设计在实际应用中有更大的价值。
[0019](5)本专利技术中所采用的电阻膜超材料结构单元印制与聚酰亚胺基板目前都有非常成熟的加工技术，制备简单且加工成本较低。聚酰亚胺基板厚度为0.05mm，与PMI泡沫相同，都是轻质材料。
附图说明
[0020]图1是本专利技术提供的基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料结构示意图。
[0021]图2是折纸结构平面展开示意图。
[0022]图3是折纸结构各角度示意图。
[0023]图4是在TM波入射下，随着折纸结构折叠角的变化，吸波材料对电磁波的吸收率仿真曲线；
[0024]图5是在TE波入射下，随着折纸结构折叠角的变化，吸波材料对电磁波的吸收率仿真曲线；
[0025]图6是在折纸结构保持折叠角为55
°
的情况下，随着TM入射波的入射角度的变化，吸波材料对电磁波的吸收率仿真曲线。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明，但不应理解为本专利技术的限制。如未特殊说明，下述实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0027]一种基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料(以下或简称为吸波材料)，如图1所示，包括沿电磁传播方向依次设置的折纸结构、基板层和金属背板，所述折纸结构包括可重构基板和印制在所述可重构基板上的超材料结构单元。
[0028]本实施例中，所述可重构基板为厚度为0.05mm的聚酰亚胺基板，材料结构单元为字形电阻膜，电阻膜的方阻为100Ω/sq，基板层为厚度为2mm的PMI泡沫基板，金属背板厚度为0.017mm。
[0029]下面我们对上述制备的吸波材料进行检测，进一步说明其性能。
[0030]图2是折纸结构平面展开示意图，两个长宽分别为b＝22.5mm、a＝12mm和d＝37.5mm、c＝7.5mm的矩形组成了十字形电阻膜，平行四边形顶点角为α＝60
°
,平行四边形边长为l＝30mm。在折纸结构展成平面时，将电阻膜结构印刷至其表面。
[0031]图3是三浦折纸结构各角度示意图，以下是各角度之间的关系式：
[0032]sinβ＝sinθ*sinα，
ꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0033]sinγ＝cosα*sinβ，
ꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0034]由各角度的关系式，根据已知条件推算出各角度的数值，在仿真软件中实现可重构吸波材料的仿真。
[00本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料，其特征在于，包括沿电磁传播方向依次设置的折纸结构、基板层和金属背板，三者依次叠放在一起，所述折纸结构包括可重构基板和印制在所述可重构基板上的超材料结构单元。2.根据权利要求1所述一种基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料，其特征在于，所述可重构基板为厚度0.05mm的聚酰亚胺基板。3.根据权利要求1所述一种基于三浦折纸的三维可重构宽带宽角域吸波材料，其特征在于，所述超材料结构单元为电阻膜。4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勇峰，朱志标，屈绍波，成洋，秦喆，郑麟，王甲富，
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：
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