一种液态金属微流控的可重构电磁吸波体制造技术

本发明专利技术公开了一种液态金属微流控的可重构电磁吸波体，属于超材料吸波器技术领域，包括若干个呈周期性排布的超材料单元，每个超材料单元包括十字形阻性膜结构

【技术实现步骤摘要】
一种液态金属微流控的可重构电磁吸波体


[0001]本专利技术属于超材料吸波器
，具体为一种液态金属微流控的可重构电磁吸波体
。

技术介绍

[0002]超材料作为一种由亚波长单元结构周期性排列组成的人工复合材料，拥有许多自然界中的材料无法实现的特殊电磁特性
。
同时，自从超材料吸波结构被提出以来便得到了迅速发展，人们对于其性能及应用的要求也在不断提高
。
[0003]频率选择表面
(Frequency Selective Surface,FSS)
作为超材料的一种经典应用，由具有空间滤波性能的二维周期性阵列结构组成，已被广泛用作天线罩来保护天线，同时减小天线的雷达散射截面
(Radar Cross Section,RCS)。
为了消除带外散射波，同时在天线辐射频段获得高反射性能，一种具有带外吸收和带内高反射特性的
FSS
被提出，称作陷带吸波器
。
[0004]随着外部电磁环境变得日益复杂，对于雷达隐身的要求也越来越高，此时具有切换和调谐功能的陷带吸波器应运而生
。
与传统的陷带吸波器相比，可重构陷带吸波器的特点在于其可操控特性，即电磁特性可随外加激励的改变而改变，灵活可控的特点使其具有广泛的适应性，具有广阔的应用前景
。
[0005]作为可变材料的一种，液态金属拥有优良的导电性能和良好的流动性，对比其他可塑性较差
、
结构难以改变的金属材料，液态金属以其巨大的优势在
FSS
领域获得了巨大的应用潜力，可以用来实现各种多功能可重构的陷带吸波器
。

技术实现思路

[0006]本专利技术提出了一种液态金属微流控的可重构电磁吸波体，能有效克服现有可重构吸波器功能单一
、
频带调谐范围小和极化敏感等缺陷
。
[0007]实现本专利技术目的的技术方案为：一种液态金属微流控的可重构电磁吸波体，包括若干个呈周期性排布的超材料单元，每个超材料单元包括十字形阻性膜结构
(1)、
双层正交液态金属微流通道结构
(2)
和金属地结构
(3)
，所述十字形阻性膜结构
(1)
与双层正交液态金属微流通道结构
(2)
之间，双层正交液态金属微流通道结构
(2)
与金属地结构
(3)
之间均通过空气层隔离；通过控制双层正交液态金属微流通道结构
(2)
中液态金属段的注入与排空，可以使得结构在宽带吸波与陷带吸波两种状态之间切换；通过改变双层正交液态金属微流通道结构中液态金属段的长度，可以实现陷带吸波状态下反射带的频率调谐
。
[0008]优选地，所述双层正交液态金属微流通道结构
(2)
包括介质基板
、
上层液态金属微流通道
(2
‑
1)
以及下层液态金属微流通道
(2
‑
2)
，所示上层液态金属微流通道
(2
‑
1)
沿介质基板水平方向设置，所述下层液态金属微流通道
(2
‑
2)
沿介质基板垂直方向设置，且沿介质基板水平方向和垂直方向设置的液态金属微流通道隔离为两层
。
[0009]优选地，沿介质基板水平方向和垂直方向设置的液态金属微流通道均为若干条，
且相互隔离
。
[0010]优选地，每个超材料单元间的微流通道相互连接
。
[0011]优选地，液态金属微流通道内注入的液态金属为镓铟锡共熔合金
。
[0012]优选地，当上层和下层微流通道内均排空液态金属段时，同时宽带吸收
TE
极化入射波和
TM
极化入射波；当上层微流通道内排空液态金属段而下层微流通道内注入液态金属段时，宽带吸收
TM
极化入射波，陷带吸收
TE
极化入射波；当上层微流通道内注入液态金属段而下层微流通道内排空液态金属段时，宽带吸收
TE
极化入射波，陷带吸收
TM
极化入射波；当上层和下层的微流通道内均注入液态金属段时，同时陷带吸收
TE
极化入射波和
TM
极化入射波
。
[0013]优选地，通过改变所述结构的中间层双层正交液态金属微流通道结构
(2)
中液态金属段的长度，实现陷带吸波状态下反射带频率调谐
。
[0014]优选地，所述十字形阻性膜结构
(1)
包括介质基板与覆盖在介质基板上表面的十字形阻性膜
。
[0015]优选地，所述十字形阻性膜结构
(1)
与双层正交液态金属微流通道结构
(2)
之间的空气层高度为
2mm。
[0016]优选地，所述双层正交液态金属微流通道结构
(2)
与金属地结构
(3)
之间的空气层高度为
0.6mm。
[0017]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术利用液态金属段在微流通道中的状态来实现电磁特性可重构，可以有效地避免复杂偏执电路的设计与使用，同时可以极大减少由于使用有源器件而引起的寄生效应，液态金属的优秀导电性能和可流动性也使得电磁状态切换等功能成为可能；
[0018]本专利技术所设计的液态金属微流控的可重构电磁吸波体，通过排空
/
注入上层和下层微流通道中的液态金属段，可以分别得到对
TE
和
TM
极化入射电磁波拥有选择性的宽带吸波和陷带吸波的频率响应
。
[0019]本专利技术所设计的液态金属微流控的可重构电磁吸波体，可以实现以下四种独立状态之间的切换：双极化宽带吸波
、
双极化陷带吸波
、TE
极化宽带吸波
/TM
极化陷带吸波和
TM
极化宽带吸波
/TE
极化陷带吸波
。
[0020]本专利技术所设计的液态金属微流控的可重构电磁吸波体，可以通过改变微流通道中注入的液态金属段长度，来实现陷带吸波状态下的反射频带调谐
。
[0021]本专利技术所设计的液态金属微流控的可重构电磁吸波体，在不同的工作状态下均具有宽频带电磁特性
。
附图说明
[0022]图1为液态金属微流控的可重构电磁吸波体单个单元的结构示意图；
[0023]图2为液态金属微流控的可重构电磁吸波体在四种工作状态下的反射系数曲线图；
[0024]图3为液态金属微流控的可重构电磁吸波体在“11”状态下的陷波调频曲线图
。
具体实施方式
[0025]为了更加清楚明白地阐明本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种液态金属微流控的可重构电磁吸波体，其特征在于，包括若干个呈周期性排布的超材料单元，每个超材料单元包括十字形阻性膜结构
(1)、
双层正交液态金属微流通道结构
(2)
和金属地结构
(3)
，所述十字形阻性膜结构
(1)
与双层正交液态金属微流通道结构
(2)
之间，双层正交液态金属微流通道结构
(2)
与金属地结构
(3)
之间均通过空气层隔离；通过控制双层正交液态金属微流通道结构中液态金属段的注入与排空，使得结构在宽带吸波与陷带吸波两种状态之间切换；通过改变双层正交液态金属微流通道结构中液态金属段的长度，实现陷带吸波状态下反射带的频率调谐，通过十字形阻性膜结构
(1)
与金属地结构
(3)
结合实现宽带吸波功
。2.
根据权利要求1所述的液态金属微流控的可重构电磁吸波体，其特征在于，所述双层正交液态金属微流通道结构
(2)
包括介质基板
、
上层液态金属微流通道
(2
‑
1)
以及下层液态金属微流通道
(2
‑
2)
，所示上层液态金属微流通道
(2
‑
1)
沿介质基板水平方向设置，所述下层液态金属微流通道
(2
‑
2)
沿介质基板垂直方向设置，且沿介质基板水平方向和垂直方向设置的液态金属微流通道隔离为互相正交的两层
。3.
根据权利要求2所述的液态金属的多功能可重构超材料吸波器，其特征在于，沿介质基板水平方向和垂直方向设置的液态金属微流通道均为若干条，且相互隔离
。4.
根据权利要求2所述的基于液态金属的多功能可切换陷带吸波器，其特征在于，每个超材料单元间的微...

【专利技术属性】
技术研发人员：李黄炎，童镓淙，冯尤怡，王翔，胡俊，宗志园，吴文，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：