一種吸波材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種吸波材料，其包括設置于目標物體前方的第一、第二、第三電容電阻混合層；第一電容電阻混合層上的第一單元結構包括第一、第二、第三、第四基本單元，第一基本單元包括第一分支以及從第一分支兩端向上垂直延伸的第二分支和第三分支。將第一基本單元分別旋轉90°、180°、270°后得到第二至第四基本單元。第二單元結構與第一單元結構不同之處在于，第二單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布有一條第四分支。第三單元結構與第一單元結構的不同之處在于，第三單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支。本發明通過設置特殊結構的電容電阻混合層，可達到寬頻、高效吸收電磁波的效果。
【專利說明】一種吸波材料
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料【技術領域】，尤其涉及一種吸波材料。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術發展的日新月異，以電磁波為媒介的各種技術和產品越來越多，電磁波輻射對環境的影響也日益增大。比如，無線電波可能對機場環境造成干擾，導致飛機航班無法正常起飛；移動電話可能會干擾各種精密電子醫療器械的工作；即使是普通的計算機，也會輻射攜帶信息的電磁波，它可能在幾公里以外被接收和重現，造成國防、政治、經濟、科技等方面情報的泄漏。因此，治理電磁污染，尋找一種能抵擋并削弱電磁波輻射的材料一一吸波材料，已成為材料科學的一大課題。
[0003]吸波材料是能吸收投射到它表面的電磁波能量的一類材料，其在包括軍事以及其它方面也有廣泛的應用，比如隱形機、隱形衣等。材料吸收電磁波的基本條件是:(I)電磁波入射到材料上時，它能最大限度地進入材料內部，即要求材料具有匹配特性；(2)進入材料內部的電磁波能迅速地幾乎全部衰減掉，即衰減特性。
[0004]現有的吸波材料利用各個材料自身對電磁波的吸收性能，通過設計不同材料的組分使得混合后的材料具備吸波特性，此類材料設計復雜且不具有大規模推廣性，同時此類材料的機械性能受限于材料本身的機械性能，不能滿足特殊場合的需求。
【發明內容】
[0005]本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述不足，提出一種吸波頻段較寬、吸波性能好的吸波材料。
[0006]本發明解決其技術問題采用的技術方案是，提出一種吸波材料，其包括設置于目標物體前方的第一電容電阻混合層、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層；所述第一電容電阻混合層由多個第一單元結構構成，所述第一單元結構包括第一、第二、第三、第四基本單元，第一基本單元包括第一分支以及從第一分支兩端向上垂直延伸的第二分支和第三分支，第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支；將第一基本單元以第二分支為旋轉軸順時針旋轉90°得到第二基本單元，將第二基本單元以第二單元第二分支為旋轉軸順時針旋轉90°得到第三基本單元，將第三基本單元以第三基本單元第二分支為旋轉軸順時針旋轉90°得到第四基本單元；將第一基本單元至第四基本單元組合成單元結構時，第一基本單元第二分支與第二基本單元第一分支重合，第二基本單元第二分支與第三基本單元第一分支重合，第三基本單元第二分支與第四基本單元第一分支重合，第四基本單元第二分支與第一基本單元第一分支重合；所述第二電容電阻混合層與第一電容電阻混合層的結構不同之處在于，構成第二電容電阻混合層的第二單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布有一條第四分支；所述第三電容電阻混合層與第一電容電阻混合層的結構不同之處在于，構成第三電容電阻混合層的第三單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支。[0007]進一步地，所述多個第一單元結構、第二單元結構和第三單元結構通過如下方式組合成第一電容電阻混合層、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層:第一單兀結構的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結構的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第一單元結構的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結構的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中；第二單元結構的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結構的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第二單元結構的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結構的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中；第三單元結構的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第三單元結構的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第三單元結構的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第三單元結構的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。
[0008]進一步地，所述第一電容電阻混合層、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層中，位于同一電容電阻混合層上的所有分支的長度、寬度和厚度均相等，相鄰分支的間距均等于分支寬度。
[0009]進一步地，所述第一電容電阻混合層、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層中所有分支厚度均為0.015至0.025毫米。
[0010]進一步地，所述第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的間距、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層的間距以及第三電容電阻混合層和目標物體的間距相等。
[0011]進一步地，所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層的間距為1-3毫米。
[0012]進一步地，所述第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層之間、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層之間以及第三電容電阻混合層與目標物體之間填充有空氣或為真空。
[0013]進一步地，所述第一電容電阻混合層的方塊電阻值為90至120歐姆、所述第二電容電阻混合層的方塊電阻值為30至50歐姆、所述第三電容電阻混合層的方塊電阻值為10至15歐姆。
[0014]進一步地，所述第一電容電阻混合層的方塊電阻值為200至250歐姆、所述第二電容電阻混合層的方塊電阻值為70至90歐姆、所述第三電容電阻混合層的方塊電阻值為15至25歐姆。
[0015]進一步地，所述第三單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布六條第四分支。
[0016]本發明通過設置特殊結構的電容電阻混合層，可達到寬頻、高效吸收電磁波的效果。本發明吸波材料結構簡單、厚度較薄。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明吸波材料的結構示意圖；
[0018]圖2第一電容電阻混合層上第一單元結構及其分解示意圖；
[0019]圖3為多個圖2所示單元結構排列形成第一電容電阻混合層的結構示意圖；
[0020]圖4為第二電容電阻混合層上第二單元結構示意圖；
[0021]圖5為多個圖4所示單元結構排列形成第二電容電阻混合層的結構示意圖；
[0022]圖6為第三電容電阻混合層上第三單元結構示意圖；[0023]圖7為多個圖6所述單元結構排列形成第三電容電阻混合層的結構示意圖；
[0024]圖8為本發明吸波材料第一較佳實施方式的仿真結構示意圖；
[0025]圖9為本發明吸波材料第二較佳實施方式的仿真結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026]請參照圖1，圖1為本發明吸波材料的結構示意圖。本發明通過在目標物體前設置第一電容電阻混合層100、第二電容電阻混合層200和第三電容電阻混合層300從而實現寬頻、高效吸收電磁波效果。圖1中，目標物體采用金屬片400表示，實際應用時，目標物體可為各類具有金屬表面的物體，例如飛機、雷達等，當實際應用時目標物體不具有金屬表面時，則可在目標物體表面貼附金屬層。
[0027]優選地，第一電容電阻混合層100與第二電容電阻混合層200的間距、第二電容電阻混合層200與第三電容電阻混合層300以及第三電容電阻混合層300與目標物體400的間距相等。更優選地，第一電容電阻混合層100和第二電容電阻混合層200的間距為2-3毫米。第一電容電阻混合層100與第二電容電阻混合層200之間、第二電容電阻混合層200與第三電容電阻混合層300之間以及第三電容電阻混合層300與目標物體400之間可填充空氣，也可為真空。
[0028]請參照圖2、圖3。圖2為第一電容電阻混合層100上第一單元結構及其分解示意圖，圖3為多個圖2所示第一單元結構排列形成第一電容電阻混合層的結構示意圖。在圖2和圖3中，第一電容電阻混合層自身的材料具有一定的電阻值，第一電容電阻混合層中，相鄰的分支在電磁波的作用下可等效為電容，從而構成了電容電阻混合層。第一電容電阻混合層100、第二電容電阻混合層200以及第三電容電阻混合層300的設置滿足傳輸線理論，通過調整電容電阻混合層的方塊電阻以及等效電容從而能夠實現寬頻、高效吸波效果。傳輸線理論可參考論文:Kazemzadeh and A.Kar Is son, Multilayered Wideband Absorbersfor Oblique Angle of Incidence，IEEE Trans.Antennas Propag., Vol 58,3637-3646，
(2010)o
[0029]圖2中，第一單元結構包括第一、第二、第三、第四基本單元，第一基本單元包括第一分支10以及從第一分支10兩端向上垂直延伸的第二分支11和第三分支12。第一基本單元中，各條分支的長度、寬度和厚度均相等。
[0030]將第一基本單元以第二分支11為旋轉軸順時針旋轉90°得到第二基本單元，將第二基本單元以第二單元第二分支11'為旋轉軸順時針旋轉90°得到第三基本單元，將第三基本單元以第三基本單元第二分支11"為旋轉軸順時針旋轉90°得到第四基本單元。將第一基本單元至第四基本單元組合成第一電容電阻混合層單元結構時，第一基本單元第二分支11與第二基本單元第一分支10'重合，第二基本單元第二分支11'與第三基本單元第一分支10"重合，第三基本單元第二分支11"與第四基本單元第一分支10"'重合，第四基本單元第二分支11" /與第一基本單元第一分支10重合。
[0031]圖3中，多個圖2所示的單元結構通過如下方式組合:第一單元結構的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結構的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第一單元結構的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結構的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。優選地，在第一電容電阻混合層上，相鄰的分支之間間距相等，相鄰的分支之間的間距與分支寬度相同。本實施例中，各分支的寬度為0.05至0.15毫米，各分支厚度為0.015至0.025毫米。
[0032]請參照圖4，圖4為第二電容電阻混合層上第二單元結構示意圖。第二單元結構與第一單元結構的不同之處在于:第二單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布有一條第四分支13。第二單元結構中各分支的長度、寬度和厚度均相等。第二單元結構中各分支厚度為0.015至0.025毫米。圖5為多個圖4所示單元結構組合形成第二電容電阻混合層的結構示意圖，圖5中，第二單元結構的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結構的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第二單元結構的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結構的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。
[0033]請參照6，圖6為第三電容電阻混合層上第三單元結構示意圖。第三單元結構與第一單元結構的不同之處在于:第三單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支13。優選地，第三單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布有六條第四分支13。第三單元結構中各分支的長度、寬度和厚度均相等。第三單元結構中各分支厚度為0.015至0.025毫米。圖7為多個圖6所示單元結構組合形成第三電容電阻混合層的結構示意圖，圖7中，第三單元結構的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第三單元結構的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第三單元結構的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第三單元結構的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。
[0034]在第一、第二、第三電容電阻混合層的結構已經確定的情況下，即等效電容已經確定的情況下，改變第一電容電阻混合層、第二電容電阻混合層以及第三電容電阻混合層的方塊電阻值能改變本發明吸波材料對電磁波的響應效果。下面通過兩個較佳實施方式說明本發明對電磁波的吸收效果
[0035]在第一較佳實施方式中，第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的間距、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層的間距以及第三電容電阻混合層和目標物體的間距均為2-3毫米，吸波材料總厚度僅為約6-9毫米；第一電容電阻混合層的方塊電阻值為90至120歐姆、第二電容電阻混合層的方塊電阻值為30至50歐姆、第三電容電阻混合層的方塊電阻值為10至15歐姆。在此條件下，吸波材料的仿真結果示意圖如圖8所示。從圖8可知，吸波材料在4.65至29.45的頻寬下，Sll參數值均在_15dB以下。
[0036]在第二較佳實施方式中，第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的間距、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層的間距以及第三電容電阻混合層和目標物體的間距均為2-3毫米，吸波材料總厚度僅為約6-9毫米；第一電容電阻混合層的方塊電阻值為200至250歐姆、第二電容電阻混合層的方塊電阻值為70至90歐姆、第三電容電阻混合層的方塊電阻值為15至25歐姆。在此條件下，吸波材料的仿真結果示意圖如圖9所示。從圖9可知，吸波材料在6.85至31GHZ的頻寬下，Sll參數值均在_15dB以下。
[0037]另外，本發明還可以通過改變第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的間距或第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層的間距或第三電容電阻混合層和目標物體的間距以改變本發明吸波材料對電磁波的響應。
[0038]本發明通過設置多層電容電阻混合層，使得每一電容電阻混合層吸收電磁波頻率不同但相近，從而擴寬吸波材料的吸波頻寬。
[0039]上面結合附圖對本發明的實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發明的保護之內。
【權利要求】
1.一種吸波材料,其特征在于:包括設置于目標物體前方的第一電容電阻混合層、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層；所述第一電容電阻混合層由多個第一單兀結構構成，所述第一單元結構包括第一、第二、第三、第四基本單元，第一基本單元包括第一分支以及從第一分支兩端向上垂直延伸的第二分支和第三分支；將第一基本單元以第二分支為旋轉軸順時針旋轉90°得到第二基本單元，將第二基本單元以第二單元第二分支為旋轉軸順時針旋轉90°得到第三基本單元，將第三基本單元以第三基本單元第二分支為旋轉軸順時針旋轉90°得到第四基本單元；將第一基本單元至第四基本單元組合成單元結構時，第一基本單元第二分支與第二基本單元第一分支重合，第二基本單元第二分支與第三基本單元第一分支重合，第三基本單元第二分支與第四基本單元第一分支重合，第四基本單元第二分支與第一基本單元第一分支重合；所述第二電容電阻混合層與第一電容電阻混合層的結構不同之處在于，構成第二電容電阻混合層的第二單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布有一條第四分支；所述第三電容電阻混合層與第一電容電阻混合層的結構不同之處在于，構成第三電容電阻混合層的第三單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布有多條第四分支。
2.如權利要求1所述的吸波材料，其特征在于:所述多個第一單元結構、第二單元結構和第三單元結構通過如下方式組合成第一電容電阻混合層、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層:第一單元結構的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結構的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第一單元結構的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第一單元結構的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中；第二單元結構的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結構的第三基本單元相鄰分支形成的間隙中，第二單元結構的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第二單元結構的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中；第三單元結構的第一基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第三單元結構的第三基本單元相鄰分支形成的 間隙中，第三單元結構的第二基本單元的分支不接觸地插入相鄰的第三單元結構的第四基本單元相鄰分支形成的間隙中。
3.如權利要求2所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層中，位于同一電容電阻混合層上的所有分支的長度、寬度和厚度均相等，相鄰分支的間距均等于分支寬度。
4.如權利要求3所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層中所有分支厚度均為0.015至0.025毫米。
5.如權利要求1所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層的間距、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層的間距以及第三電容電阻混合層和目標物體的間距相等。
6.如權利要求5所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層和第二電容電阻混合層的間距為1-3毫米。
7.如權利要求5所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層與第二電容電阻混合層之間、第二電容電阻混合層和第三電容電阻混合層之間以及第三電容電阻混合層與目標物體之間填充有空氣或為真空。
8.如權利要求5所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層的方塊電阻值為90至120歐姆、所述第二電容電阻混合層的方塊電阻值為30至50歐姆、所述第三電容電阻混合層的方塊電阻值為10至15歐姆。
9.如權利要求5所述的吸波材料，其特征在于:所述第一電容電阻混合層的方塊電阻值為200至250歐姆、所述第二電容電阻混合層的方塊電阻值為70至90歐姆、所述第三電容電阻混合層的方塊電阻值為15至25歐姆。
10.如權利要求1所述的吸波材料，其特征在于:所述第三單元結構的第二分支和第三分支之間等間距的排布六條 第四分支。
【文檔編號】H05K9/00GK103717044SQ201210371538
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月29日 優先權日:2012年9月29日
【發明者】劉若鵬, 趙治亞, 寇超鋒 申請人:深圳光啟創新技術有限公司