【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于3d打印制备的微波段吸透一体全介质人工结构功能材料的设计方法，属于人工结构功能材料。
技术介绍
1、电磁波的传输、反射、吸收等多种特性能够自由调控是研究者追求的目标。现今人工结构功能材料的提出给人为操控电磁波提供了条件。人工结构功能材料可以和电介质物理学、材料学、光学、化学、量子力学等多学科进行交叉融合，使其被不断的丰富和发展，同时也具有了越来越多的优异性能。
2、然而，现有大多数人工结构功能材料中含有金属，虽然金属结构有一定的优势，但全介质与其相比，在调控手段上更加丰富，可用于极端环境且易于小型化。随着人工结构功能材料的日趋成熟，其在微波、太赫兹、光频等多频段的研究日益深入，应用领域也包括了微波设备、航空航天、移动通信、检测、生物医用等众多领域。因此，便捷的制备具有良好电磁特性的人工结构功能材料成为了研究热点之一。
3、目前，关于全介质人工结构超材料的研究还在起步和发展阶段，虽然全介质材料已展现出了优异的性能和良好的发展前景，但关于介质的电磁特性调控设计还不够成熟，因此，如何设计易于加工且具备良好电磁性能的全介质人工结构功能材料具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有人工结构功能材料存在的上述技术问题，提供一种基于3d打印制备的微波段吸透一体全介质人工结构功能材料及其设计方法。
2、本专利技术的技术方法：
3、本专利技术的目的之一是提供一种微波段吸透一体全介质人工结构功能材料的设计方法，该方法包括以
4、(1)选择在微波段相对介电常数为3～500，介电损耗为0.001～0.05的材料作为介质材料；
5、(2)使用3d打印技术成型介质材料，并对成型的介质材料的电磁特性参数进行测试；
6、(3)选取介质材料的电磁单元结构形状为球状、柱状、立方体状、多边形状，各类异型结构、平面二维型或立体三维元胞的对称结构；
7、(4)根据步骤(2)中所测得的介质材料的电磁特性参数，以及步骤(3)中所选取的电磁单元结构形状，使用仿真软件对电磁单元结构的电磁特性进行仿真，对电磁特性进行优化，得到电磁单元结构的形状和尺寸；
8、(5)使用3d打印技术进行样件制备，并进行实物测试。
9、进一步限定，(1)中介质材料为微波陶瓷、abs、pla、pc、asa、petg或光敏树脂中的一种。
10、进一步限定，(2)中使用谐振腔测定成型的介质材料的的电磁特性参数。
11、更进一步限定，采用hp8720es型号的矢量网络分析仪来组建谐振腔测试系统。
12、更进一步限定，谐振腔的内径是25mm，高度是12.02mm；谐振腔的底部设置有外径是4.94mm，内径是1.20mm，高度是3.09mm的石英基座，石英基座的相对介电常数是4.44，介电损耗是1.5×10-5。
13、更进一步限定，成型的介质材料为圆柱形，直径为6mm、8mm、10mm或12mm，高径比为0.25～1。
14、进一步限定，(2)中除谐振腔之外还可使用波导测定成型的介质材料的电磁特性参数。
15、本专利技术的目的之二是提供一种基于上述设计方法得到的微波段吸透一体全介质人工结构功能材料，该功能材料为球状周期阵列，单元球的半径r为5.5mm，相邻单元球的中心间距为12mm。
16、本专利技术的目的之三是提供一种上述微波段吸透一体全介质人工结构功能材料的应用，具体的应用于射频电路、天线和无线通信系统中，实现微波段宽频带的透射、反射以及吸收。
17、有益效果：
18、本专利技术采用全介质材料基于3d打印技术制备微波段吸透一体人工结构功能材料，利用全介质材料具备的丰富的调控手段，以及可用于极端环境且易于小型化的特点，并基于介质谐振理论，使人工结构功能材料在多个频段实现丰富的谐振特性，从而同时实现透射、反射及吸收功能，且各功能可通过介质谐振调节。此外，本专利技术设计的人工结构功能材料可采用3d打印技术加工，无论材料选择的丰富性还是加工的便捷性均有优势。
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1.一种基于3D打印制备的微波段吸透一体全介质人工结构功能材料的设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，(1)中介质材料为微波陶瓷、ABS、PLA、PC、ASA、PETG或光敏树脂中的一种。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，(2)中使用谐振腔测定成型的介质材料的电磁特性参数。
4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，采用HP8720ES型号的矢量网络分析仪来组建谐振腔测试系统。
5.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，谐振腔的内径是25mm，高度是12.02mm；谐振腔的底部设置有外径是4.94mm，内径是1.20mm，高度是3.09mm的石英基座，石英基座的相对介电常数是4.44，介电损耗是1.5×10-5。
6.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，成型的介质材料为圆柱形，直径为6mm、8mm、10mm或12mm，高径比为0.25～1。
7.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，(2)中使用波导测定成型的介质材料的电磁特性参数。
...【技术特征摘要】
1.一种基于3d打印制备的微波段吸透一体全介质人工结构功能材料的设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，(1)中介质材料为微波陶瓷、abs、pla、pc、asa、petg或光敏树脂中的一种。
3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，(2)中使用谐振腔测定成型的介质材料的电磁特性参数。
4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，采用hp8720es型号的矢量网络分析仪来组建谐振腔测试系统。
5.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，谐振腔的内径是25mm，高度是12.02mm；谐振腔的底部设置有外径是4.94mm，内径是1.20mm，高度是3.09mm的石英基座，石英基座的相对介电常数...
【专利技术属性】
技术研发人员：李立扬，王甲富，屈绍波，闫明宝，冯明德，
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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