一种任意极化立体宽带吸波体的制作方法

1.本实用新型涉及吸波材料领域，尤其涉及一种任意极化立体宽带吸波体。


背景技术：

2.随着现代科技的发展，电子设备已广泛应用于日常生活中的各个领域，而这些电子设备使用时会辐射电磁波到环境中，造成环境污染。目前，通常是通过电磁波吸收材料进行电子设备辐射的电磁波的吸收的，因此，电磁波吸收材料在信息传播、电子器件、微波辐射防护等民用方面的作用越来越重要，且随着电子设备工作频带的增加，人们对宽频吸波材料的需求也越来越迫切。
3.目前，提升吸波材料的吸波性能，主要有以下三种方法：一是实现吸波材料和入射端材料良好的阻抗匹配特性，使电磁能量尽可能进入材料内部，减少界面反射；二是增强材料内部对电磁波的损耗能力，使进入材料内部的电磁能量被快速消耗；三是增强材料对电磁波的散射效应，以增加电磁波与材料的作用次数以及减少沿来波方向反射回去的电磁波比重。
4.传统的吸波材料如铁基材料，炭基材料等，这些吸波材料虽然能够在一定的厚度下实现宽带吸收，但是其吸收强度和吸收宽度往往难以满足要求。而目前常用的轻质宽频吸波体如：jaumann吸波体，非均匀吸波体，几何渐变吸波体，蜂窝结构等，它们的工作频带均受限于厚度。因此，这些吸波体的厚度通常特别厚，而且低频段吸波效果不佳，降低吸波材料的吸波性能。
5.因此，现有技术存在缺陷，需要改进。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种任意极化立体宽带吸波体，解决现有技术中，吸波材料对低频段的电磁波的吸波效果不佳，吸波性能差的问题。
7.本实用新型的技术方案如下：一种任意极化立体宽带吸波体，包括：四组吸波体，所述的四组吸波体中任一一组吸波体的一端朝向与其相邻的一组吸波体的一侧，且其一侧朝向另一组与其相邻的一组吸波体的一端；所述吸波体中至少包含一吸波部，所述吸波部包括：第一介质层、设置在所述第一介质层上的第一电阻膜层、与所述第一介质层连接的第二介质层、设置在所述第二介质层上的第二电阻膜层、第三介质层、设置在所述第三介质层上的第三电阻膜层，所述第一介质层、第二介质层均为v形，且所述第一介质层、第二介质层均盖在所述第三介质层上，且所述第二介质层设置在所述第一介质层与第三介质层之间。
8.进一步地，所述的v形的第一介质层的两边的长度相等，均为n，所述的v形的第二介质层的两边的长度相等，均为m，所述第三介质层的长度为a，且n＝2m＝2a；所述第三介质层的长度a的范围为：10.1mm≤a≤20.1mm。
9.进一步地，所述第一介质层上的第一电阻膜层、第二介质层上的第二电阻膜层、第三介质层上的第三电阻膜层的数量比为4:2:1。
10.进一步地，所述第一电阻膜层、第二电阻膜层、第三电阻膜层均为环形电阻膜层，且所述环形电阻膜层的材料为石墨烯、氧化铟锡、导电聚合物、石墨、高导电炭黑、碳纳米管中的至少一种。
11.进一步地，所述环形电阻膜层的方阻为rs，且20ω/sq≤rs≤1200ω/sq。
12.进一步地，所述第一介质层、第二介质层、第三介质层的相对介电常数均为ε，且1≤ε≤4，且所述第一介质层、第二介质层、第三介质层的材料相同，均为发泡聚丙烯或发泡聚苯乙烯或发泡聚氯乙烯或瓦楞纸板。
13.进一步地，所述环形电阻膜层的外环的边长为l、环宽为w，且10mm≤l≤20mm，3mm≤w≤5mm。
14.进一步地，所述的一种任意极化立体宽带吸波体，还包括：设置在所述吸波体底部的吸波胶皮、与所述吸波胶皮连接的金属底座。
15.进一步地，所述环形电阻膜层的图案为方环、圆环、正多边形环中的至少一种。
16.进一步地，所述吸波胶皮为铁氧体吸波胶皮，所述金属底座的材料为金或银或铜或铁或铝或合金。
17.采用上述方案，本实用新型提供一种任意极化立体宽带吸波体，具有以下有益效果：
18.1、通过多重旋转对称性的吸波部，使得电磁波在入射至吸波部上后，在第一电阻膜层、第二电阻膜层、第三电阻膜层的作用下，会在第一介质层与第二介质层、第二介质层与第三介质层间发生多次反射，从而增加电磁波与第一介质层、第二介质层、第三介质层等的作用次数，有效提高吸波效果，且在任意极化条件下都能实现电磁波的稳定吸收，保证低频段的吸收效果，吸波性能好；
19.2、可增强电磁波的散射效应，减少沿来波方向反射回去的电磁波比重，使得吸波性能得到极大的提升；
20.3、本实用新型中的吸波体对比现有技术中的吸波体，在具有相同吸波性能的情况下，其厚度可做到更薄，有效节约吸波材料，降低生产成本。
附图说明
21.图1为本实用新型的结构示意图；
22.图2为本实用新型的吸波部的结构示意图；
23.图3为本实用新型的第一介质层、第一电阻膜层的结构示意图；
24.图4为本实用新型的第二介质层、第二电阻膜层的结构示意图；
25.图5为1～40ghz的电磁波在弓形场测试环境下垂直30
°
及60
°
入射至吸波体上时的反射率曲线实测图。
26.其中：吸波体1、吸波部10、第一介质层100、第一电阻膜层101、第二介质层102、第二电阻膜层103、第三介质层104、第三电阻膜层105、吸波胶皮2、金属底座3。
具体实施方式
27.以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。
28.请参照图1-图5，本实用新型提供一种任意极化立体宽带吸波体，包括：金属底座
3、设置在所述金属底座3上的吸波胶皮2、粘连在所述吸波胶皮2上的四组吸波体1，具体地，所述吸波胶皮2为铁氧体吸波胶皮，所述铁氧体吸波胶皮由铁氧体粉末与橡胶混炼压片制成，设置于金属底座3表面；所述金属底座3的材料为金或银或铜或铁或铝或合金(例如铝合金、铜合金等)；所述的四组吸波体1中任一一组吸波体1的一端朝向与其相邻的一组吸波体1的一侧，且其一侧朝向另一组与其相邻的一组吸波体1的一端，使得组装后形成一个方环连续结构，相邻两组吸波体1的吸波面朝向不同方向，以实现不同方向的电磁波的吸收，保证电磁波的充分吸收；所述吸波体1中包含两吸波部10，即一共包含八个吸波部10，同一组吸波体1中的两吸波部10平行设置于所述吸波胶皮2上；所述吸波部10包括：第一介质层100、设置在所述第一介质层100上的第一电阻膜层101、与所述第一介质层100连接的第二介质层102、设置在所述第二介质层102上的第二电阻膜层103、第三介质层104、设置在所述第三介质层104上的第三电阻膜层105，所述第一介质层100、第二介质层102均为v形，且所述第一介质层100、第二介质层102均盖在所述第三介质层104上，且所述第二介质层102设置在所述第一介质层100与第三介质层104之间，使得第二介质层102上的第二电阻膜层103、第一介质层100上的第一电阻膜层101呈中心对称的方式分布于第三电阻膜层105的上侧，形成多重旋转对称性的单元结构，且第一介质层100、第二介质层102均设置为v形，使得第一电阻膜层101与第二电阻膜层103、第二电阻膜层103与第三电阻膜层105之间形成间隙；需要说明的是，在本实施例中，所述的八个吸波部10的第三介质层100为一个整体，具体地，八个吸波部10的第三介质层100组成一整块瓦楞纸板。电磁波在入射至本实用新型中的一种任意极化立体宽带吸波体上后，被第一介质层100、第一电阻膜层101之间形成的吸波结构部分吸收，未吸收的部分进入至第一介质层100与第二介质层102之间的间隙，部分电磁波入射至第二介质层102、第二电阻膜层103上，同时入射至v形的第一介质层100的另一边上的第一电阻膜层101上，进一步被吸收，小部分未被吸收的电磁波进入至第二介质层102与第三介质层104之间，进一步被第三介质层104、第三电阻膜层105之间形成的吸波结构吸收，并且电磁波在入射至多重旋转对称性的吸波部10上后，在第一电阻膜层101、第二电阻膜层103、第三电阻膜层105的作用下，会在第一介质层100与第二介质层102、第二介质层102与第三介质层104间发生多次反射，从而增加电磁波与第一介质层100、第二介质层102、第三介质层104等的作用次数，有效提高吸波效果，从而实现任意极化方式下的稳定吸收；同时增强了对电磁波的散射效应，减少沿来波方向反射回去的电磁波比重，使得吸波性能得到极大的提升；另一方面，本实用新型的吸波体1对比现有技术中的吸波体，在具有相同吸波性能的情况下，其厚度可做到更薄，有效节约吸波材料，降低生产成本。
29.具体地，在本实施例中，所述的v形的第一介质层100的两边的长度相等，均为n，所述的v形的第二介质层102的两边的长度相等，均为m，所述第三介质层104的长度为a，且n＝2m＝2a，具体地，所述第三介质层104的长度a的范围为：10.1mm≤a≤20.1mm；所述第一介质层100上的第一电阻膜层101、第二介质层102上的第二电阻膜层103、第三介质层104上的第三电阻膜层105的数量比为4:2:1。制备过程中，通过电阻丝刷设备分别在第一介质层100上印刷第一电阻膜层101、第二介质层102上印刷第二电阻膜层103、第三介质层104上印刷第三电阻膜层105，具体地，在本实施例中，第一介质层100上第一电阻膜层101的个数为8，第二介质层102上第二电阻膜层103的个数为4，第三介质层104上第三电阻膜层105的个数为2，由于第一介质层100、第二介质层102为v形，因此，第一介质层100上第一电阻膜层101均
匀并对称分布于第一介质层100的两个边所对应的面上，同理，第二介质层102上的第二电阻膜层105均匀并对称分布于第二介质层102的两个边所对应的面上。吸波部10设置为上述结构，可保证在第一电阻膜层101、第二电阻膜层103、第三电阻膜层105的作用下，实现电磁波在第一介质层100与第二介质层102、第二介质层102与第三介质层104间的多次反射。
30.具体地，在本实施例中，所述第一介质层100上的第一电阻膜层101、第二介质层102上的第二电阻膜层103、第三介质层104上的第三电阻膜层105均为环形电阻膜层，且所述环形电阻膜层的材料为石墨烯、氧化铟锡、导电聚合物、石墨、高导电炭黑、碳纳米管中的至少一种；所述环形电阻膜层的图案为方环、圆环、正多边形环中的至少一种，在本实施例中为方环，需要说明的是，还可根据需要将其图案设置为方片、圆片、正多边形片，以满足不同的需求；所述环形电阻膜层的方阻为rs，且20ω/sq≤rs≤1200ω/sq；所述环形电阻膜层的外环的边长为l、环宽为w，且10mm≤l≤20mm，3mm≤w≤5mm。
31.具体地，在本实施例中，所述第一介质层100、第二介质层102、第三介质层104的相对介电常数均为ε，且1≤ε≤4，且所述第一介质层100、第二介质层102、第三介质层104的材料相同，均为发泡聚丙烯或发泡聚苯乙烯或发泡聚氯乙烯或瓦楞纸板。
32.具体地，在本实施例中，所述第一介质层100、第二介质层102、第三介质层104均为瓦楞纸板，所述环形电阻膜层的材料为高导电炭黑；采用1.5mm厚的瓦楞纸板，环形电阻膜层的具体尺寸如下：
33.b1＝16，l1＝14，w1＝4，d1＝1.5，rs1＝60ω/sq；
34.b2＝16，l2＝12.5，w2＝4，d2＝1.5，rs2＝400ω/sq；
35.b3＝16，l3＝10，w3＝4，d3＝1.5，rs3＝1000ω/sq；
36.其中，b1、b2、b3分别为第一介质层100、第二介质层102、第三介质层104上印刷的环形电阻膜层的周期，即印刷环形电阻膜层的层数均为16*16；l1、l2、l3分别为第一介质层100、第二介质层102、第三介质层104上的环形电阻膜层的外环的边长值；所述w1、w2、w3分别为第一介质层100、第二介质层102、第三介质层104上的环形电阻膜层的环宽；所述rs1、rs2、rs3分别为第一介质层100、第二介质层102、第三介质层104上的环形电阻膜层的方阻。需要说明的是，第一介质层100、第二介质层102、第三介质层104上印刷环形电阻膜层的层数、环形电阻膜层的边长值、环形电阻膜层的方阻等可根据实际需求进行选择，以满足不同的使用需求，实用性强。
37.请参照图5，在弓形场测试环境下垂直30
°
及60
°
入射至本实用新型中的一种任意极化立体宽带吸波体上，从该反射率曲线实测图中可知，本实用新型实现了入射角在0～60
°
的大角度范围内的超宽频带的吸收。垂直入射时，1.45～40ghz频段内反射系数小于-10db，并且在1.8～40ghz频段内达到反射系数小于-15db的高强度的吸收，且由于本实用新型中的吸波部10的多重旋转对称性的结构，在任意极化条件下都能实现电磁波的稳定吸收，保证低频段的吸收效果，吸波性能好。
38.综上所述，本实用新型提供一种任意极化立体宽带吸波体，具有以下有益效果：
39.1、通过多重旋转对称性的吸波部，使得电磁波在入射至吸波部上后，在第一电阻膜层、第二电阻膜层、第三电阻膜层的作用下，会在第一介质层与第二介质层、第二介质层与第三介质层间发生多次反射，从而增加电磁波与第一介质层、第二介质层、第三介质层等的作用次数，有效提高吸波效果，且在任意极化条件下都能实现电磁波的稳定吸收，保证低
频段的吸收效果，吸波性能好；
40.2、可增强电磁波的散射效应，减少沿来波方向反射回去的电磁波比重，使得吸波性能得到极大的提升；
41.3、本实用新型中的吸波体对比现有技术中的吸波体，在具有相同吸波性能的情况下，其厚度可做到更薄，有效节约吸波材料，降低生产成本。
42.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。