一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构及制备方法，所述宽频吸波超材料结构包含三层，上层为六边形结构层、中间层为介质层、底层为金属层，通过六边形结构层中六边形的排列方式、六边形结构层的方块电阻、介质层的厚度来实现不同的吸波性能。本发明专利技术的有益效果是，本技术方案基于六边形结构雷达吸波超材料通过结构参数优化设计，实现雷达波段宽频吸收与隐身功能，克服了传统吸波材料频带窄，密度大等问题，同时具有厚度小、成本低、易调控、制造工艺简单等优点，在“薄、轻、宽、强”方面实现了较大的突破。面实现了较大的突破。面实现了较大的突破。

【技术实现步骤摘要】
一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构及制备方法


[0001]本专利技术涉及电磁波吸收
，特别是一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构及制备方法。

技术介绍

[0002]电磁波吸收材料是一种能够吸收电磁波的材料，它可以将电磁波转化成微热能或其他形式的能量，从而减少电磁波在材料中的反射和散射，达到有效减少电磁波干扰，提高电磁兼容性和电磁隐身等目的，被广泛应用于电子、通信、航空航天等领域中。例如电子设备需要防止电磁波的干扰，通信设备需要保证信号的稳定性，航空航天需要实现隐形效果，人体需要防止电磁辐射，这些都需要吸波材料的支持。因此，吸波材料的研究和应用具有重要的现实意义和广阔的发展前景。
[0003]应用最早的传统吸波材料可分为电阻损耗型、介电损耗型和磁损耗型三类。传统吸波材料的吸波频带窄一直是一大难题，其吸收强度和宽度与材料的复介电常数有关，但传统材料对复介电常数的调控比较困难，
[0004]传统吸波材料由于其吸收频带窄、密度大等缺点限制了其在人体防辐射、电磁设备防干扰、军事隐身等领域的实际应用，超材料的出现为此类研究提供了新的可能，超材料是指一类具有天然常规材料所不具备的超常物理特性的人工材料，人工设计的超材料结构可以对电磁波进行人为调控，在电磁隐身和电磁屏蔽等方面具有广阔的应用前景。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决上述问题，设计了一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构及制备方法。
[0006]实现上述目的本专利技术的技术方案为，一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构，所述宽频吸波超材料结构包含三层，上层为六边形结构层、中间层为介质层、底层为金属层，所述六边形结构层与所述介质层沉积连接，所述介质层与所述金属层粘接，通过六边形结构层中六边形的排列方式、六边形结构层的方块电阻、介质层的厚度来实现不同的吸波性能。
[0007]作为本技术方案的进一步描述，所述六边形结构层的排列方式有三种，分别为相离排列、相连排列、交叉结构排列。
[0008]作为本技术方案的进一步描述，所述六边形结构层通过物理气相沉积技术沉积在介质层上，介质层与金属层紧密粘贴。
[0009]作为本技术方案的进一步描述，所述超材料的一个结构为正方形，单元周期记为P，六边形结构分为四个部分分别排布在一个周期内的四个角上，六边形的半边长记为c，尺寸范围：1.0mm～3.0mm，相邻六边形形结构呈现相离的状态。
[0010]作为本技术方案的进一步描述，所述超材料的一个周期结构为正方形，单元周期记为P，六边形结构分为四个部分分别排布在一个周期内的四个角上，六边形的半边长记为
c，相邻六边形型结构呈现相连的状态。
[0011]作为本技术方案的进一步描述，所述超材料的一个周期结构为长方形，六边形结构分别排布在一个周期内的四个角上和中心位置，六边形的半边长记为c，尺寸范围：0.5mm～2.5mm，相邻六边形之间的缝隙记为w，尺寸范围：0.1mm～0.5mm，一个周期的长和宽通过c和w确定。
[0012]作为本技术方案的进一步描述，所述六边形结构层的材料为金属
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非金属纳米颗粒复合薄膜，其为Al
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SiO2、Al
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Al2O3、Ag
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SiO2、Ag
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Al2O3、Au
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SiO2、Au
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Al2O3、W
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SiO2、W
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Al2O3、Mo
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SiO2、Mo
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Al2O3、Ti
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SiO2、Ti
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Al2O3中的任意一种。
[0013]作为本技术方案的进一步描述，所述介质层由非金属介质构成，其为聚酰亚胺、SrTiO3、聚酯、ZrO2、TiO2、SiO2、Al2O3中的任意一种，介质层厚度记为h。
[0014]作为本技术方案的进一步描述，所述金属层由金属构成，其为金、银、铝、钨、钼、铝镍合金、不锈钢中的任意一种。
[0015]一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构的制备方法，包括以下步骤：
[0016]步骤1、通过激光雕刻技术制备掩膜版，所述的掩膜板上的镂空形状与超材料周期单元的六边形图案相同；
[0017]步骤2、通过物理气象沉积技术将上层六边形结构层沉积在介质层上，实现结构层与介质层的紧密结合；
[0018]步骤3、在超材料背部粘贴金属反射背板，实现介质层与金属反射层的紧密结合；
[0019]基于六边形结构雷达吸波超材料的制备方法，步骤2采用的物理气象沉积技术为磁控溅射技术，分为四个阶段，分别是准备阶段、抽真空阶段、镀膜阶段和结束阶段，步骤如下：
[0020](1)准备阶段：首先清理腔体，避免上次实验残留在腔体内的物质对本次实验产生影响，然后装样，将预先处理过的介质层基底放置在样品台上；
[0021](2)抽真空阶段：先启动机械泵将腔体内真空抽至10Pa以下，后启动分子泵将真空抽至3.0*10Pa的高真空；
[0022](3)镀膜阶段：向磁控溅射腔体内通入工作气体高纯氩气，调节流量控制阀，将工作气压调节至0.3Pa，打开溅射电源，在纯氩气的条件下对靶材溅射清洗5min，调节电源功率至预定的参数，转动样品台，打开靶材和样品台之间的挡板，开始计时镀膜；
[0023](4)结束阶段:关闭样品台挡板、电源和分子泵，分子泵停机后通入大气，打开腔盖取出样品。
[0024]其有益效果在于，本技术方案基于六边形结构雷达吸波超材料通过结构参数优化设计，实现雷达波段宽频吸收与隐身功能，克服了传统吸波材料频带窄，密度大等问题，同时具有厚度小、成本低、易调控、制造工艺简单等优点，在“薄、轻、宽、强”方面实现了较大的突破，具有重要的军民应用前景，本技术方案在制备方法上更加简单，只需使用一步物理气相沉积技术即可以轻松将图案层附着在介质层上，不需要刮涂或材料配比等其他复杂操作，其次，在实现宽频吸收的基础上，最优厚度在2.4mm，优于扭转“十”字型柱的高度为2.70～2.90mm。
附图说明
[0025]图1为相离六边形吸波超材料结构示意图；
[0026]图2为相离六边形吸波超材料顶层结构俯视图；
[0027]图3为相连六边形吸波超材料结构示意图；
[0028]图4为相连六边形吸波超材料顶层结构俯视图；
[0029]图5为交叉六边形吸波超材料结构示意图；
[0030]图6为交叉六边形吸波超材料顶层结构俯视图；
[0031]图7为相离六边形结构吸波超材料六边形半边长c优化曲线；
[0032]图8为相离六边形结构吸波超材料介质层厚度h优化曲线；
[0033]图9为相离六边形结构吸波超材料方块电阻R优化曲线；
[0034]图10为相连六边形结构吸波超材料介质层厚度h优化曲线；
[0035]图11为相连六边形结构吸波超材料方块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构，其特征在于，所述宽频吸波超材料结构包含三层，上层为六边形结构层(1)、中间层为介质层(2)、底层为金属层(3)，所述六边形结构层(1)与所述介质层(2)沉积连接，所述介质层(2)与所述金属层(3)粘接。2.根据权利要求1所述的一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构，其特征在于，所述六边形结构层(1)的排列方式有三种，分别为相离排列、相连排列、交叉结构排列。3.根据权利要求1所述的一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构，其特征在于，所述六边形结构层(1)通过物理气相沉积技术沉积在介质层(2)上，介质层(2)与金属层(3)紧密粘贴。4.根据权利要求1所述的一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构，其特征在于，所述超材料的一个结构为正方形，单元周期记为P，六边形结构分为四个部分分别排布在一个周期内的四个角上，六边形的半边长记为c，尺寸范围：1.0mm～3.0mm，相邻六边形形结构呈现相离的状态。5.根据权利要求1所述的一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构，其特征在于，所述超材料的一个周期结构为正方形，单元周期记为P，六边形结构分为四个部分分别排布在一个周期内的四个角上，六边形的半边长记为c，相邻六边形型结构呈现相连的状态。6.根据权利要求1所述的一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构，其特征在于，所述超材料的一个周期结构为长方形，六边形结构分别排布在一个周期内的四个角上和中心位置，六边形的半边长记为c，尺寸范围：0.5mm～2.5mm，相邻六边形之间的缝隙记为w，尺寸范围：0.1mm～0.5mm，一个周期的长和宽通过c和w确定。7.根据权利要求1所述的一种基于六边形结构宽频吸波超材料结构，其特征在于，所述六边形结构层(1)的材料为金属
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非金属纳米颗粒复合薄膜，其为Al
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SiO2、Al
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Al2O3、Ag
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SiO2、Ag
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Al2O3、Au
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SiO2、Au
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓明，杨在清，王强，任志宇，李留坤，谢雨航，刘才溢，索婷婷，
申请(专利权)人：苏州墨隐新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：