透波超材料的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种透波超材料，其包括一层或多层基材以及周期排布于每层基材表面多个人造微结构，每一人造微结构包括至少2个共中心点的方框。本实用新型通过具体设计人造微结构的形状，使得人造微结构对7-18GHz的电磁波具有良好的透波响应。在7-18GHz内，本实用新型透波超材料的透波效果均能达到-1dB。
【专利说明】 透波超材料
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及超材料【技术领域】，尤其涉及一种透波超材料。
【背景技术】
[0002]超材料是指具备一些天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。利用超材料能任意设计材料的电磁参数，使得超材料具备诸如超高介电常数、负磁导率、吸收电磁波、偏折电磁波等电磁效应。超材料通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，例如负折射，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。
[0003]现有的超材料功能比较单一，应用范围较窄。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述不足，提出一种在7-18GHz内均具有良好透波性能的透波超材料。
[0005]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种透波超材料，其包括一层或多层基材以及周期排布于每层基材表面多个人造微结构，每一人造微结构包括至少2个共中心点的方框。
[0006]进一步地，所述方框的线宽相等，均为0.1至0.2毫米。
[0007]进一步地，每一人造微结构包括2个共中心点的方框，其中外方框的边长为
7.0-8.0晕米，内方框的边长为2.5-3.0晕米。
[0008]进一步地，所述透波超材料包括多层基材，每层基材厚度相等。
[0009]进一步地，所述基材厚度为4晕米。
[0010]进一步地，所述基材材料为介电常数为3的陶瓷材料。
[0011]进一步地，所述人造微结构通过蚀刻周期排布于每层基材表面。
[0012]进一步地，所述人造微结构通过钻刻周期排布于每层基材表面。
[0013]进一步地，所述人造微结构通过离子周期排布于每层基材表面。
[0014]进一步地，所述基材材料为高分子材料。
[0015]本实用新型通过具体设计人造微结构的形状，使得人造微结构对7-18GHZ的电磁波具有良好的透波响应。在7-18GHZ内，本实用新型透波超材料的透波效果均能达到-ldB。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型一较佳实施例中人造微结构的拓扑结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]本实用新型透波超材料包括基材以及周期排布于基材上的多个人造微结构。每一人造微结构可对入射电磁波响应，多个人造微结构对入射电磁波的响应使得透波超材料整体能够对电磁波具有宏观的电磁响应，例如本实用新型的在7-18GHZ内透过电磁波。
[0018]由于透波超材料整体需要对电磁波具有宏观的电磁响应，这需要使得多个人造微结构对电磁波的响应连续。根据实验可知，当相邻的人造微结构的几何中心连线小于入射电磁波波长的1/4时，多个人造微结构即可对入射电磁波形成连续的电磁响应。
[0019]人造微结构可通过蚀刻、钻刻、电子刻或离子刻等方式排布于基材上。
[0020]基材可选取陶瓷材料或高分子材料。基材材料根据实际应用环境选取，例如当本实用新型透波超材料需要应用于高温环境时，则选取高温性能较好的陶瓷材料。
[0021]请参照图1，图1为本实用新型一较佳实施例中人造微结构的拓扑结构示意图。图1仅示出了本实用新型宽频吸波超材料中的部分人造微结构的拓扑结构。可根据需要排布不同个数的人造微结构，只要相邻人造微结构几何中心距离小于入射电磁波波长1/4即可。
[0022]图1中，人造微结构包括共中心点的两个方框，每个方框的线宽可相同也可不同。该两个方框周期排布后即可构成本实用新型的透波超材料。
[0023]优选地，该两个方框线宽相等，均为0.1-0.3毫米。其中外边框边长优选为7.0-8.0晕米，内边框边长优选为2.5-3.0晕米。
[0024]本实用新型中使用共中心点的方框作为本实用新型人造微结构，当电磁波入射至该人造微结构时，内外方框之间的间距构成电容，而内外方框本身构成电感。在电磁波的作用下，该人造微结构能形成LC谐振，从而具有透波效果。由于内外方框具有四条相对的边，入射电磁波在该四条相对边上的电场分量不一致，导致不同的入射电磁波对应的等效电容不同。因此该共中心点的方框结构可以对不同频率的入射电磁波均存在谐振响应，也即多个频点的入射电磁波均能通过该透波超材料，从而扩大了透波超材料的带宽。
[0025]优选地，本实用新型透波超材料由多层基材叠加而成，每层基材上周期排布有上述微结构。每层基材材料优选为介电常数为3的陶瓷材料，每层基材厚度优选为4毫米。
[0026]多层基材的设置能使得两层之间的微结构形成电磁耦合，进一步扩大本实用新型透波超材料的透波带宽和透波性能。
[0027]上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。
【权利要求】
1.一种透波超材料，其特征在于，包括一层或多层基材以及周期排布于每层基材表面多个人造微结构,每一人造微结构包括至少2个共中心点的方框。
2.如权利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述方框的线宽相等，均为0.1至0.2晕米。
3.如权利要求2所述的透波超材料，其特征在于，每一人造微结构包括2个共中心点的方框，其中外方框的边长为7.0-8.0毫米，内方框的边长为2.5-3.0毫米。
4.如权利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述透波超材料包括多层基材，每层基材厚度相等。
5.如权利要求4所述的透波超材料，其特征在于，所述基材厚度为4毫米。
6.如权利要求1或4所述的透波超材料，其特征在于，所述基材材料为介电常数为3的陶瓷材料。
7.如权利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述人造微结构通过蚀刻周期排布于每层基材表面。
8.如权利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述人造微结构通过钻刻周期排布于每层基材表面。
9.如权利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述人造微结构通过离子周期排布于每层基材表面。
10.如权利要求1所述的透波超材料，其特征在于，所述基材材料为高分子材料。
【文档编号】H01Q15/00GK203707329SQ201320788442
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年12月3日 优先权日:2013年12月3日
【发明者】刘若鹏, 王海莲 申请人:深圳光启创新技术有限公司