低磁导率的人工电磁材料制造技术

本发明专利技术涉及一种低磁导率的人工电磁材料，包括至少一个材料片层，每个材料片层包括片状基板和附着在所述基板上的人造微结构，所述人造微结构有至少一对，每对人造微结构包括附着在所述基板正面的第一人造微结构和附着在所述基板背面且正对着所述第一人造微结构的第二人造微结构，所述第一、第二人造微结构为尺寸不相同的两个开口谐振环。通过大小两个开口谐振环的响应实现双谐振峰甚至多谐振峰，从而在一定频率范围内的磁导率能够实现从零开始平滑缓慢变化，也即在一定频段的材料具有低磁导率的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人工电磁材料，更具体地说，涉及一种低磁导率的人工电磁材料。技术背景人工电磁材料，俗称超材料，是一种新型人工合成材料，是由非金属材料制成的基板和附着在基板表面上或嵌入在基板内部的多个人造微结构构成的。基板可以虚拟地划分为矩形阵列排布的多个方形基板单元，每个基板单元上附着有一个人造微结构从而形成一个超材料单元，整个超材料即是由数十万、百万甚至上亿的这样的超材料单元组成的，就像晶体是由无数的晶格按照一定的排布构成的。每个超材料单元上的人造微结构相同或者不完全相同。人造微结构是组成一定几何图形的圆柱形或扁平状金属丝，例如组成圆环形、 “工”形的金属丝等。由于人造微结构的存在，每个超材料单元具有不同于基板本身的等效介电常数和等效磁导率，因此所有的超材料单元构成的超材料对电场和磁场呈现出特殊的响应特性； 同时，对人造微结构设计不同的具体结构和形状，可改变其单元的等效介电常数和等效磁导率，进而改变整个超材料的响应特性。自然界的材料，除了铁氧体等少数几种材料的磁导率非常高之外，大部分材料的磁导率等于I或者1±0.001，但是几乎没有负磁导率或者磁导率在O左右的材料。但在一些电磁应用场合,低磁导率的材料即磁导率在O至O. 8范围内的材料是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种低磁导率的人工电磁材料。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种低磁导率的人工电磁材料，包括至少一个材料片层，每个材料片层包括片状基板和附着在所述基板上的人造微结构，所述人造微结构有至少一对，每对人造微结构包括附着在所述基板正面的第一人造微结构和附着在所述基板背面且正对着所述第一人造微结构的第二人造微结构，所述第一、 第二人造微结构为尺寸不相同的两个开口谐振环。在本专利技术所述的低磁导率的人工电磁材料中，所述第一人造微结构为近“凹”字形开口谐振环，所述第二人造微结构为近“ 口”字形开口谐振环。在本专利技术所述的低磁导率的人工电磁材料中，所述第一人造微结构为近“凹”字形开口谐振环的衍生结构，所述第二人造微结构为近“ 口 ”字形开口谐振环的衍生结构。在本专利技术所述的低磁导率的人工电磁材料中，所述第二人造微结构小于第一人造微结构，且位于所述第一人造微结构的垂直投影内部。在本专利技术所述的低磁导率的人工电磁材料中，所述第二人造微结构位于所述第一人造微结构的垂直投影的正中间位置。在本专利技术所述的低 磁导率的人工电磁材料中，所述第一人造微结构、第二人造微结构分别阵列分布在所述基板的正面、背面，且一一对应。在本专利技术所述的低磁导率的人工电磁材料中，所述第一、第二人造微结构的阵列的行间距相等，二者阵列的列间距也相等。在本专利技术所述的低磁导率的人工电磁材料中，所述行间距和列间距不大于所述人工电磁材料响应的入射电磁波波长的十分之一。在本专利技术所述的低磁导率的人工电磁材料中，所述人造微结构由铜线或银线制成。在本专利技术所述的低磁导率的人工电磁材料中，所述基板由聚四氟乙烯、环氧树脂或者陶瓷制成。实施本专利技术的低磁导率的人工电磁材料，具有以下有益效果本专利技术通过大小两个开口谐振环的响应实现双谐振峰甚至多谐振峰，从而在一定频率范围内的磁导率能够实现从零开始平滑缓慢变化，也即在一定频段的材料具有低磁导率的特性。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中图1是本专利技术优选实施例的低磁导率的人工电磁材料的正面结构图2是图1所示人工电磁材料的背面结构图3是图1所示人工电磁材料的其中一个材料单元的结构示意图4是对图3所示材料单元仿真得到的仿真效果图5是另一材料单元的仿真效果图。具体实施方式本专利技术涉及一种低磁导率的人工电磁材料，其包括至少一个材料片层，当具有多个材料片层时，这些片层沿垂直于其表面的方向堆叠到一起，并通过一定的封装工艺例如焊接、铆接、粘接等方式制成为一个整体的元件。每个材料片层如图1、图2所示，包括片状基板和附着在所述基板上的人造微结构。其中，基板通常选用环氧树脂、聚四氟乙烯、陶瓷等材料制成，人造微结构为银线或铜线等金属丝线构成的具有一定几何图案的平面结构。每个基板可虚拟地划分为多个长度和宽度分别相等的方体形网格，每个网格的厚度等于基板的厚度，长度和宽度则不大于将要响应的入射电磁波波长的十分之一。每一个方体形网格为一个基板单元，每个基板单元及其表面上附着的人造微结构构成一个材料单元，每个材料片层可以看作是由这些材料单元以一个材料单元的宽度为行间距、长度为列间距进行阵列得到的，第一人造微结构、第二人造微结构以同样的行间距、列间距分别阵列排布在基板的正面、背面。第一人造微结构(第二人造微结构)的行间距为相邻两行第一人造微结构(第二人造微结构)在同一列上的两个第一人造微结构(第二人造微结构)的中心点的距离，列间距同理可得。每个基板单元上 附着有一对人造微结构，包括附着在基板正面的第一人造微结构和附着在基板背面的第二人造微结构，第一、第二人造微结构正对着，也即二者分别位于同一个基板单元的正面和背面范围之内。并且，第一、第二人造微结构为尺寸不相同的两个开口谐振环。开口谐振环，是由单根金属丝围成的、起始端和末端之间隔有一定距离从而形成开口的近似环形结构，能够起到谐振效果。本专利技术的第一人造微结构和第二人造微结构二者的开口谐振环尺寸不同，因此二者各自的谐振效果也不同，通过组合而得到的材料单元能够实现负磁导率的效果。如图2所示，优选实施例中，第二人造微结构为近“ 口”字形开口谐振环，包括“U” 字形金属丝和分别自所述“U”字形金属丝两端水平向中间延伸的两根不相接的横线。如图1所示，第一人造微结构为近“凹”字形开口谐振环，其除包括近“口”字形开口谐振环所具有的“U”字形金属丝和两根横线外，还包括自两根横线末端竖直向下延伸且未到达“U” 字形金属丝底部的两根相平行的竖线。第一、第二人造微结构的形状可以互换，即第一人造微结构为近“ 口”字形开口谐振环，第二人造微结构为近“凹”字形开口谐振环。当然，本专利技术的第一、第二人造微结构并不仅限于上述近“凹”字形、近“口 ”字形开口谐振环，还可以是上述开口谐振环的衍生结构，例如近“凹”字形开口谐振环的衍生结构即为该开口谐振环及自其两条竖线的末端向环内部任意延伸且不相交的金属线所构成的结构，近“口”字形开口谐振环的衍生结构为该开口谐振环及自其两条横线的末端向环内部任意延伸且不相交的金属线所构成的结构。在本优选实施例中，近“口”字形的第二人造微结构小于近“凹”字形的第一人造微结构，且位于第一人造微结构沿垂直于基板正面的垂直投影的内部，如图3所示。优选地， 第二人造微结构位于第一人造微结构的垂直投影的正中间，即二者的中心点重合。本专利技术正是利用上述这样一大一小两个开口谐振环、通过两个开口谐振环得到两个谐振峰，改变两个谐振环之间的距离和调节二者的尺寸，可以控制两个谐振峰的谐振强度和谐振频率，进而由一个谐振环得到的负磁导率和另一个谐振环产生的谐振之间可取得一段从零开始的平滑连续的磁导率，也即得到低磁导率的材料。以本优选实施例为例，当入射电磁波频率为60 80GHz时，则取材料单元的宽度 H也即人造微结构的行间距为2. 5mm，取材料单元的长度W也即列间距为2. 5mm，人造微结构的金属丝线宽为O. 01本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低磁导率的人工电磁材料，包括至少一个材料片层，每个材料片层包括片状基板和附着在所述基板上的人造微结构，其特征在于，所述人造微结构有至少一对，每对人造微结构包括附着在所述基板正面的第一人造微结构和附着在所述基板背面且正对着所述第一人造微结构的第二人造微结构，所述第一、第二人造微结构为尺寸不相同的两个开口谐振环。

【技术特征摘要】
1.一种低磁导率的人工电磁材料，包括至少一个材料片层，每个材料片层包括片状基板和附着在所述基板上的人造微结构，其特征在于，所述人造微结构有至少一对，每对人造微结构包括附着在所述基板正面的第一人造微结构和附着在所述基板背面且正对着所述第一人造微结构的第二人造微结构，所述第一、第二人造微结构为尺寸不相同的两个开口谐振环。2.根据权利要求1所述的低磁导率的人工电磁材料，其特征在于，所述第一人造微结构为近“凹”字形开口谐振环，所述第二人造微结构为近“ 口 ”字形开口谐振环。3.根据权利要求1所述的低磁导率的人工电磁材料，其特征在于，所述第一人造微结构为近“凹”字形开口谐振环的衍生结构，所述第二人造微结构为近“ 口 ”字形开口谐振环的衍生结构。4.根据权利要求1所述的低磁导率的人工电磁材料，其特征在于，所述第二人造微结构小于第一人造微结构，且位于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，栾琳，寇超峰，蒋楠楠，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：