一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构制造技术

一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，涉及电磁吸波材料技术领域；包括由外至里依次层叠的外介质层、FSS电阻层、内介质层和金属底板，所述FSS电阻层包括多个周期排列的电阻片单元，所述电阻片单元呈正方形的框体结构。本发明专利技术的一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，所述FSS电阻层包括多个周期排列的电阻片单元，所述电阻片单元呈正方形的框体结构，对入射电磁波在吸波结构的表面形成匹配，所以仅通过很薄一层的内部介质层就能够实现对电磁波的强吸收，能够很好地解决了夹层吸波结构厚度大的弊端。同时FSS电阻层对低频电磁波的吸收效果好，使所述的吸波结构在三倍频程的带宽内均可达到99%的吸收。频程的带宽内均可达到99%的吸收。频程的带宽内均可达到99%的吸收。

【技术实现步骤摘要】
一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构


[0001]本专利技术属于电磁吸波材料
，具体涉及一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构。

技术介绍

[0002]随着电子技术的迅速发展，电子设备已经运用到了我们生活中的各个角落，这使得无论在军用上还是在民用上，电磁环境都变得复杂。电磁吸波材料由于适用性强、对环境影响小，已被广泛应用于在雷达隐身、电磁屏蔽等电磁防护方面。
[0003]电磁吸波材料是指能够对电磁波进行有效阻挡的一类材料，根据其结构大致可分为三种：Salisbury屏、Jaumann吸波结构和磁性吸波结构。在Salisbury屏中，将表面电阻片放置在1/4波长处的介质层上，这类吸波结构在中心频率处达到了理想的吸收，但吸收频带非常窄；Jaumann吸波体采用多层结构，获得了较宽范围的吸收特性，但由于间隔层数多且间距大导致整体厚度的增加；磁性吸波结构在介质中掺入羰基铁和铁氧体，其在厚度方面具有明显的优势，且特别适合于低频应用，然而这种吸收结构尽管厚度减小，却使整体重量增加了。因此，宽带，低反射，重量轻的吸收器的设计和开发是艰巨且矛盾的任务。在材料研究基础上，从材料设计和结构设计两方面进行新型吸波结构的研究，是提高吸波性能、增加带宽和满足多种需求的有效手段。
[0004]频率选择表面(FSS)是近年备受关注的一种适于多方面应用的材料结构，其通常由周期性排列的单元构成，将FSS嵌入介质层中，可有效增强吸收效果、降低整体厚度、拓宽吸收带宽。但是当吸波结构通过FSS电阻层和介质层的多层堆叠时，外介质层与自由空间的介电常数存在差异，导致阻抗匹配不理想。从应用的角度考虑，吸波结构中的FSS电阻层直接暴露于外界环境中，没有外介质层保护的FSS层很容易发生氧化或腐蚀而失效。因此，吸波结构的设计仍需改进，针对含FSS图案层的新型吸波结构的设计还需进一步创新和发展。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，其吸波频带宽，结构简单，可对入射电磁波在吸波结构的表面形成匹配，解决了夹层吸波结构厚度大的弊端。
[0006]本专利技术的目的采用如下技术方案实现：一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，包括由外至里依次层叠的外介质层、FSS电阻层、内介质层和金属底板，所述FSS电阻层包括多个周期排列的电阻片单元，所述电阻片单元呈正方形的框体结构。
[0007]进一步地，所述FSS电阻层由掺杂导电材料的导电油墨印刷在内介质层表面上所制成。
[0008]进一步地，所述导电材料为碳纳米管、石墨烯、碳纳米颗粒、碳纤维、银纳米线、氧化锌锡、氧化铟锡中的至少一种。
[0009]进一步地，所述FSS电阻层的面电阻值R=0～40Ω/
□
。
[0010]进一步地，所述外介质层的介电常数为ε1，所述内介质层的介电常数为ε2，且ε1和ε2的实部为1～5；所述外介质层的厚度为0～10mm，所述内介质层的厚度为0～8mm，所述金属底板的厚度为0.1～0.3mm。
[0011]进一步地，所述外介质层和内介质层的材料为聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）、聚氨酯泡沫（PU）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、聚氯乙烯（PVC）、丙烯晴
‑
丁二烯
‑
苯乙烯树脂（ABS）中的至少一种。
[0012]进一步地，所述金属底板为铜、铝、铁中的任一种或其合金。
[0013]进一步地，所述外介质层、FSS电阻层、内介质层和金属底板之间的界面均由压敏干胶均匀粘结。
[0014]进一步地，所述电阻片单元在二维平面内呈M
×
N周期排列，其中15≤M≤500，15≤N≤500。
[0015]进一步地，所述电阻片单元的边长为5
‑
8mm，间距为0.1
‑
2mm，宽度为0.1
‑
2mm。
[0016]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术的一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，所述FSS电阻层包括多个周期排列的电阻片单元，所述电阻片单元呈正方形的框体结构，对入射电磁波在吸波结构的表面形成匹配，所以仅通过很薄一层的内部介质层就能够实现对电磁波的强吸收，能够很好地解决了夹层吸波结构厚度大的弊端。同时FSS电阻层对低频电磁波的吸收效果好，使所述的吸波结构在三倍频程的带宽内均可达到99%的吸收。
[0017]（2）本专利技术的吸波结构在最外层采用了一定厚度的介质层，既有效发挥了FSS电阻层拓宽吸波频带的优势，又保护了FSS图案免受高温有氧环境的侵蚀。
[0018]（3）本专利技术的吸波结构质量轻、厚度薄、结构简单、可靠性高、可灵活应用于电子产品电磁干扰抑制以及武器装备平台隐身，具备较高的军用、民用价值，能够满足装备隐身和电子设备抗电磁干扰的应用需求。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构的结构示意图。
[0020]图2是本专利技术的一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构的FSS电阻层的结构示意图。
[0021]图3是本专利技术的一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构的实施例1对应的吸波率曲线图。
[0022]其中，1、外介质层；2、FSS电阻层；3、内介质层；4、金属底板。
具体实施方式
[0023]下面，结合具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
[0024]实施例1一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，如图1
‑
2所示，按照来自外界的电磁波的入射方向，包括由外至里依次层叠的外介质层1、FSS电阻层2、内介质层3和金属底
板4，所述FSS电阻层2包括多个周期排列的电阻片单元，所述电阻片单元呈正方形的框体结构。当电磁波垂直入射到该表面时，反射波与入射波电场由于相位相同从而获得同相反射特性，宽频带范围的入射电磁波在吸波结构的表面形成匹配。
[0025]所述外介质层1为丙烯晴
‑
丁二烯
‑
苯乙烯树脂（ABS），其介电常数为1.8
×
(1
‑
j0.003)，磁导率为1，厚度h1=5.9mm。
[0026]所述FSS电阻层2采用了掺杂银纳米线的导电油墨经过丝网印刷的工艺直接印刷在内介质层3表面上形成；所述FSS电阻层2包括在二维平面内呈M
×
N周期排列的电阻片单元，其中单元个数M=N=30，电阻片单元呈正方形的框体结构，电阻片单元的边长L=6.4mm，周期单元的大小D=7mm，电阻片单元间距G=0.6mm，电阻片单元宽度W=0.5mm，电阻层的厚度h2可根据所需面电阻值确定，本实施例中面电阻值为20Ω/
□
，得到的电阻层的厚度h2=12本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，其特征在于，包括由外至里依次层叠的外介质层、FSS电阻层、内介质层和金属底板，所述FSS电阻层包括多个周期排列的电阻片单元，所述电阻片单元呈正方形的框体结构。2.如权利要求1所述的基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，其特征在于：所述FSS电阻层由掺杂导电材料的导电油墨印刷在内介质层表面上所制成。3.如权利要求2所述的基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，其特征在于：所述导电材料为碳纳米管、石墨烯、碳纳米颗粒、碳纤维、银纳米线、氧化锌锡、氧化铟锡中的至少一种。4.如权利要求2或3所述的基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，其特征在于：所述FSS电阻层的面电阻值R=0～40Ω/
□
。5.如权利要求1所述的基于内嵌方形环图案的高吸收宽带吸波结构，其特征在于：所述外介质层的介电常数为ε1，所述内介质层的介电常数为ε2，且ε1和ε2的实部为1～5；所述外介质层的厚度为0～10mm，所述内介质层的厚度为0～8mm，所述金属底板的厚度为0.1～0.3mm。6.如权利要求1或5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯新宇，蒋奇西，刘华斌，李金平，张泽，谭天，
申请(专利权)人：广东威神装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：