本发明专利技术公开了一种吸波超材料及吸波装置，该吸波超材料包括：第一片层，第一片层包括第一基材及在第一基材上周期排布的用于吸收电磁波的多个第一微结构，并且多个第一微结构中包括结构相同但在片层平面上不同朝向的第一微结构；第二片层，第二片层包括第二基材及在第二基材上周期排布的用于降低电磁波透射率的第二微结构；其中，第一片层和第二片层层叠设置。通过上述方式，本发明专利技术能够利用多个片层的组合来提高吸波超材料的磁导率和介电常数，并降低透射率，从而实现了吸波超材料在较宽的频段吸收电磁波。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超材料领域，特别是涉及一种吸波超材料及吸波装置。
技术介绍
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。例如飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点，移动电话干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能抵挡并削弱电磁波辐射的材料，已成为材 料科学的一大课题。另外，吸波材料在其它方面也有广泛应用，比如隐形机，隐形衣等。其中一种现有技术的吸波超材料，通过改变材料的介电常数和磁导率来提升吸收效率，对特定频率的电磁波相对于普通吸波材料来说，吸收效果已经有了较大的进步，但是这种吸波超材料仅在很窄的频段内具有较好的吸波效果。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种吸波超材料及吸波装置，能够解决现有技术的吸波超材料吸波带宽较短的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种吸波超材料，该吸波超材料包括第一片层，第一片层包括第一基材及在第一基材上周期排布的用于增加电磁波入射率的多个第一微结构，并且多个第一微结构中包括结构相同但在片层平面上不同朝向的第一微结构；第二片层，第二片层包括第二基材及在第二基材上周期排布的用于降低电磁波透射率的第二微结构；其中，第一片层和第二片层层叠设置。其中，吸波超材料包括设置于第二片层在远离第一片层一侧的第三片层，第三片层包括在用于模拟实际环境的第三基材平板。其中，第一微结构是线型子单元结构，每四个线型子单元结构为一组，每组的线型子单元结构分为两行两列，对齐排列，其中每组人工电磁材料单元结构中的对角两个线型子单元结构朝向相同，而每组线型子单元结构中的相邻线型子单元结构间朝向相差九十度；第二片层包括层叠设置的第一子层和第二子层，第一子层的第二微结构和第二子层的第三人造微结构一一对应设置，并且相互为互补的图案。其中，第一片层中的线型子单元结构包括多条长短不同的直线型金属分支，并且多条长短不同的直线型金属分支一起组成在片层平面内的漏斗图案。其中，多条直线型金属分支平行等间距排列。其中，每个漏斗图案内的直线型金属分支为奇数条，漏斗图案两端的直线型金属分支轴对称设置。其中，相互为互补图案的第二微结构包括内外环设置的带缺口的环型金属分支和完整的环型金属分支。其中，第二片层的完整的环型金属分支和带缺口的环型金属分支数量均为两个。其中，带缺口的环型金属分支上设置有四个缺口，四个缺口等间距地分布在带缺口的环型金属分支上。其中，第一基材、第二基材与第三基材材质相同，均为FR-4材料、F4B材料、聚苯乙烯PS材料、铁电材料、铁氧材料或者铁磁材料。其中,第一微结构和第二微结构均为人造金属微结构。为解决上述技术问题，本专利技术提供的另一种技术方案是提供一种吸波装置，该吸波装置包括上述任意一项的吸波超材料。 本专利技术的有益效果是区别于现有技术的情况，本专利技术的吸波超材料的第一片层增加电磁波入射率，第二片层降低透射率，由于第一片层的增加电磁波入射率的作用，使得较宽频段的电磁波入射到材料内，通过第一片层和第二片层相配合从而实现了吸波超材料在较宽的频段吸收电磁波。附图说明图I是构成超材料的基本单元的立体结构示意图；图2是本专利技术实施例的吸波超材料的结构示意图；图3是本专利技术实施例的吸波超材料的第一片层的第一实施例结构示意图；图4是本专利技术实施例的吸波超材料的第一片层的第二实施例结构示意图；图5是本专利技术实施例的吸波超材料的第一片层的第三实施例结构示意图；图6是本专利技术实施例的吸波超材料的第二片层的第一子层的第一实施例结构示意图；图7是本专利技术实施例的吸波超材料的第二片层的第二子层的第一实施例结构示意图；图8是本专利技术实施例的吸波超材料的第二片层的第一子层的第二实施例结构示意图；图9是本专利技术实施例的吸波超材料的第二片层的第二子层的第二实施例结构示意图；图10是本专利技术实施例的吸波超材料的第二片层的第一子层的第三实施例结构示意图；图11是本专利技术实施例的吸波超材料的第二片层的第二子层的第三实施例结构示意图；图12是本专利技术实施例的吸波超材料的第二片层的第一子层的第四实施例结构示意图；图13是本专利技术实施例的吸波超材料的第二片层的第二子层的第四实施例结构示意图；图14是本专利技术实施例的吸波超材料的第三片层的结构示意图；图15是本专利技术实施例的吸波超材料仿真测试结果示意图。具体实施例方式光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此我们可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数表示，例如用介电常数ε和磁导率μ来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波、吸收电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料我们称之为超材料。如图I所示，图I为构成超材料的基本单元的立体结构示意图。超材料的基本单元包括人造微结构2以及该人造微结构附着的基材I。本专利技术中，人造微结构2为人造金属微结构，人造金属微结构具有能对入射电磁波电场和/或磁场产生响应的平面或立体拓扑 结构，改变每个超材料基本单元上的人造金属微结构的图案和/或尺寸即可改变每个超材料基本单元对入射电磁波的响应。本专利技术一实施例中，人造微结构2上还覆盖有覆盖层3，覆盖层3、人造微结构2以及基材I构成本专利技术超材料的基本单元。多个超材料基本单元按一定规律排列即可使得超材料对电磁波具有宏观的响应。由于超材料整体需对入射电磁波有宏观电磁响应因此各个超材料基本单元对入射电磁波的响应需形成连续响应，这要求每一超材料基本单兀的尺寸小于入射电磁波波长的五分之一，优选为入射电磁波波长的十分之一。本段描述中，我们人为的将超材料整体划分为多个超材料基本单元，但应知此种划分方法仅为描述方便，不应看成超材料由多个超材料基本单元拼接或组装而成，实际应用中超材料是将人造金属微结构周期排布于基材上即可构成，工艺简单且成本低廉。周期排布即指上述我们人为划分的各个超材料基本单元上的人造金属微结构能对入射电磁波产生连续的电磁响应。当仅仅在基材上周期排布单一人造金属微结构以达到吸收电磁波的效果时，由于单一人造金属微结构的局限性，其通常仅能在一个频点或者较窄的频段上实现吸收电磁波的性能。然而在实际应用时，通常需要在较宽的频段依然能达到吸收电磁波的效果。请参阅图2，图2是本专利技术实施例的吸波超材料的结构示意图。如图2所示，吸波超材料包括第一片层101、第二片层102和第三片层103，第二片层包括第一子层1021和第二子层1022，第一片层101、第二片层102和第三片层103层叠设置。第一片层101、第二片层102和第三片层103分别具有不同的功能，三者相互配合，下面结合附图详细说明每个片层的结构、功能和原理。请参阅图3，图3是本专利技术实施例的吸波超材料中，周期排布于第一片层上的第一人造金属微结构的第一实施例结构示意图。如图3所示，阴影部分为第一人造金属微结构301,空白部分为第一基材302,第一片层包括第一基材302以及周期排布于第一基材302本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种吸波超材料，其特征在于，所述吸波超材料包括：第一片层，所述第一片层包括第一基材及在第一基材上周期排布的用于增加电磁波入射率的多个第一微结构，并且所述多个第一微结构中包括结构相同但在片层平面上不同朝向的第一微结构；第二片层，所述第二片层包括第二基材及在第二基材上周期排布的用于降低电磁波透射率的第二微结构；其中，所述第一片层和第二片层层叠设置。
【技术特征摘要】
1.一种吸波超材料，其特征在于，所述吸波超材料包括 第一片层，所述第一片层包括第一基材及在第一基材上周期排布的用于增加电磁波入射率的多个第一微结构，并且所述多个第一微结构中包括结构相同但在片层平面上不同朝向的第一微结构； 第二片层，所述第二片层包括第二基材及在第二基材上周期排布的用于降低电磁波透射率的第二微结构； 其中，所述第一片层和第二片层层叠设置。2.根据权利要求I所述的吸波超材料，其特征在于所述吸波超材料包括设置于第二片层在远离第一片层一侧的第三片层，所述第三片层包括在用于模拟实际环境的第三基材平板。3.根据权利要求2所述的吸波超材料，其特征在于 所述第一微结构是线型子单元结构，每四个所述线型子单元结构为一组，每组的线型子单元结构分为两行两列，对齐排列，其中每组线型子单元结构中的对角两个线型子单元结构朝向相同，而每组线型子单元结构中的相邻线型子单元结构间朝向相差九十度； 所述第二片层包括层叠设置的第一子层和第二子层，所述第一子层的第二微结构和第二子层的第三人造微结构一一对应设置，并且相互为互补的图案。4.根据权利要求3所述的吸波超材料，其特征在于所述第一片层中的线型子单元结构包括多条长短不同的直线型金属分支，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，赵治亚，寇超锋，何嘉威，
申请(专利权)人：深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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