一种吸波结构的制作方法

1.本实用新型涉及电磁波防护技术领域，更具体的说是涉及一种吸波结构。


背景技术：

2.建筑中使用的吸波结构通常要求成本低，性能可调，可采用水泥基材料、石膏基材料等基体材料。目前的吸波结构一般为吸波平面板状，但吸波平面板状吸波材料由于表面容易发生反射而吸波效果差，为了降低表面反射，常用向基体材料中加入轻质骨料或发泡等方式引入具有较低电磁常数的填充物或引入气体，且引入的气体或轻质骨料不可能无限增大，通常不超过60％，否则会严重降低材料的力学性能。
3.因此，如何提供一种在避免向基体材料中由于引入气体或轻质骨料而严重降低材料力学性能的基础上，能够提高吸波能力的吸波结构是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种吸波结构，在避免向基体材料中引入的气体或轻质骨料的基础上，能够提高吸波能力。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种吸波结构，由具有电磁损耗性质的基体材料制成，包括：吸波平面板和多个吸波单元，多个所述吸波单元间隔位于所述吸波平面板上，并均与所述吸波平面板一体连接，同时每个所述吸波单元上均具有顶端开口的吸波空腔。
7.优选的，多个所述吸波单元在所述吸波平面板上分布形成自相似结构。
8.优选的，所述吸波单元包括：一体连接在所述吸波平面板上的吸波围墙，且所述吸波围墙与所述吸波平面板限定成所述吸波空腔。
9.优选的，所述吸波围墙为多个，均连接在所述吸波平面板上，且多个所述吸波围墙的形状和尺寸均不同，同时多个所述吸波围墙在所述吸波平面板上形成嵌套式结构，并且每相邻两个所述吸波围墙间隔设置，则每相邻两个所述吸波围墙与所述吸波平面板均限定成一个顶端开口的所述吸波空腔。
10.优选的，所述吸波围墙为多个，均连接在所述吸波平面板上，且多个所述吸波围墙的形状相同、尺寸不同，同时多个所述吸波围墙在所述吸波平面板上形成嵌套式结构，并且每相邻两个所述吸波围墙间隔设置，则每相邻两个所述吸波围墙与所述吸波平面板均限定成一个顶端开口的所述吸波空腔。
11.优选的，所述吸波围墙为条状体由内向外依次围绕成若干圆圈形成的螺旋环形状，同时限定形成多个顶端开口的所述吸波空腔，并且所述吸波围墙形成的螺旋环状平面与所述吸波平面板的平面平行。
12.优选的，所述吸波平面板和多个所述吸波单元模塑一体成型或3d打印一体成型或所述平面板模塑成型，且所述吸波单元在模塑成型的所述平面板上打印成型。
13.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种吸波结构，可以实现如下技术效果：
14.1、本实用新型能够引入电磁波，降低表面反射，并损耗电磁波的能量，因此提高本实用新型的吸波能力；
15.2、本实用新型能够对应吸收多种不同波长电磁波的能量，即对应着多个电磁波频率，因此相当于拓宽了吸波频段。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
17.图1为本实用新型实施例1中一种吸波结构的整体结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例2中一种吸波结构的整体结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例2中吸波单元的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例3中一种吸波结构的整体结构示意图；
21.图5为本实用新型实施例4中一种吸波结构的整体结构示意图。
22.其中，1-吸波平面板；2-吸波单元；3-吸波空腔；21-吸波围墙。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型实施例公开了一种吸波结构，引入有具有电磁损耗性能填充物的吸波材料制成，包括：吸波平面板1和多个吸波单元2，多个吸波单元2间隔位于吸波平面板1上，并均与吸波平面板1一体连接，同时每个吸波单元2上均具有顶端开口的吸波空腔3。
25.本实用新型的吸波平面板1和多个吸波单元2由于均采用吸波材料制成，则吸波平面板1和多个吸波单元2能够吸收电磁波的能量(吸波材料吸收电磁波能量的原理为现有技术，在此就不再赘述)，并且电磁波入射至吸波空腔3中时，电磁波会在吸波空腔3的内壁之间进行多次的反射和折射，则根据：“两次反射的波程差若相差半波长会发生干涉相消：单层损耗介质的两个表面对电磁波有反射作用，如果电磁波是垂直于表面入射，两次反射的波程差是2d，其中d是材料厚度，当由波程差产生的相位差为(1/2+n)λm时，其中λm是介质内的电磁波波长，n＝1,2,3,
…
。反射波之间会发生干涉相消，产生吸收峰”的原理，从而本实用新型能够损耗电磁波的能量，因此提高本实用新型的吸波能力。
26.而且，由于本技术在结构中形成的吸波空腔3也相当于引入了气体，但不是在基体中进入的，所以不影响基体的力学性能。
27.另外，吸波空腔3提高本实用新型吸波能力的原理也可以从另一个方面来说：具有的吸波空腔3的多个吸波单元2与吸波平面板1形成一个整体的结构层，这个整体的结构层
由于具有多个吸波空腔3，则这个结构层的等效电磁参数(电磁常数是电磁参数中用于描述电性质的参数，所有的材料都有电磁常数)与自由空间(自由空间严格来讲是真空，由于真空和空气的电磁参数相差不大，因此本技术中的：“自由空间”指空气)的电磁参数相比，匹配程度增大，因此整体的结构层的表面反射降低，因此能使整体的结构层吸收的电磁波能量越多)。
28.依据的原理为：反射系数r与材料的电磁参数有关。
[0029][0030][0031]
其中，z是归一化阻抗，z0是自由空间阻抗，zin是材料输入阻抗，tanh是双曲正切函数，d是材料厚度，j是虚部单位。
[0032]
从公式(1-9)可知，输入阻抗与自由空间阻抗越接近，得到的反射系数越小，电磁波容易进入介质中与高损耗材料作用。
[0033]
为了进一步优化上述技术方案，多个吸波单元2在吸波平面板1上分布形成自相似结构。
[0034]
本实用新型采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：实现打印面一笔画，填充线无交叉：填充线条走线交叉在打印过程中容易形成“结”，打印头在已打印完成的结构上走动可能会携带已完成的结构使之变形，严重时甚至坍塌，而自相似结构可以根据填充密度规划路径，实现0～100％的密度填充而填充线无交叉，减少打印失败概率。
[0035]
为了进一步优化上述技术方案，吸波单元2包括：一体连接在吸波平面板1上的吸波围墙21，且吸波围墙21与吸波平面板1限定成吸波空腔3。
[0036]
吸波围墙21可以为方形或环形或方形和环形拼接结构，也可以是其他的形状，则使本实用新型的适用性较广。
[0037]
为了进一步优化上述技术方案，吸波围墙21为多个，均连接在吸波平面板1上，且多个吸波围墙21的形状相同、尺寸不同，同时多个吸波围墙21在吸波平面板1上形成嵌套式结构，并且每相邻两个吸波围墙21间隔设置，则每相邻两个吸波围墙21与吸波平面板1均限定成一个顶端开口的吸波空腔3。
[0038]
本实用新型采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：使在一个吸波平面板1上具有多个尺寸不同的吸波空腔3，因此能够对应吸收多种不同波长电磁波的能量，即对应着多个电磁波频率，因此相当于拓宽了吸波频段。
[0039]
为了进一步优化上述技术方案，吸波围墙21为多个，均连接在吸波平面板1上，且多个吸波围墙21的形状和尺寸均不同，同时多个吸波围墙21在吸波平面板1上形成嵌套式结构，并且每相邻两个吸波围墙21间隔设置，则每相邻两个吸波围墙21与吸波平面板1均限定成一个顶端开口的吸波空腔3。
[0040]
本实用新型采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：使在一个吸波平面板1上具有多个形状和尺寸均不同的吸波空腔3，因此能够对应吸收多种不同波长电磁波的能量，即对应着多个电磁波频率，因此相当于进一步拓宽了吸波频段。
[0041]
本实用新型的多个吸波围墙21呈嵌套结构时，吸波围墙21优选对称图形(轴对称或者中心对称图形)，则美观，且呈嵌套结构的多个吸波围墙21多为封闭围墙，吸波围墙21为对称图形时，吸波围墙21走向可以均布，可以保证吸波围墙21走向为多个方向，从而提高对电磁波的吸波效果。
[0042]
为了进一步优化上述技术方案，吸波围墙21为条状体由内向外依次围绕成若干圆圈形成的螺旋环形状，同时限定形成多个顶端开口的吸波空腔3，并且吸波围墙21形成的螺旋环状平面与吸波平面板1的平面平行。
[0043]
本实用新型采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：使吸波空腔3的延伸方向在一个平面呈360度延伸，因此对电磁波的极化方向没有选择性，从而吸波效果更好，并且当电磁波垂直入射至吸波空腔3中时，则本实用新型的安装角度不会影响对电磁波的吸收，因此使本技术的安装方式更加灵活，应用更广泛。
[0044]
为了进一步优化上述技术方案，吸波平面板1和多个吸波单元2模塑一体成型或3d打印一体成型或平面板1模塑成型，且吸波单元2在模塑成型的平面板1上打印成型。
[0045]
本实用新型采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：根据对吸波结构的厚度、重量、强度等参数的不同要求，能够使制备出的吸波空腔3、吸波围墙21以及吸波平面板1的尺寸与其要求相应，则提高本技术的适用性。
[0046]
为了进一步优化上述技术方案，多个吸波空腔3的面积之和占吸波平面板1面积的百分之30至百分之60。
[0047]
本实用新型采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：低于30％的面积填充率的阻抗匹配程度高，但是基体材料的过度降低使内部对电磁波的损耗性能衰减严重，因此吸波性能降低。而高于60％的面积填充率会使表面反射增大，入射到材料内部的电磁波减少，同样会降低材料的吸波性能。而30～60％之间的面积填充率可以兼具阻抗匹配程度和以及电磁能量损耗，因此大大增强吸波性能。
[0048]
若基体材料电磁损耗能力强，增大吸波空腔3所占比例以降低表面反射，损耗能力弱则适当减小吸波空腔3所占比例或增大吸波单元2厚度以提高损耗材料的量从而增大电磁吸收。
[0049]
为了进一步优化上述技术方案，平面板1与吸波单元2的基体材料的成本可以不同，基体电磁损耗性能优选平面板1大于吸波单元2。
[0050]
本实用新型采用上述技术方案，可以实现的有益效果为：平面板1内有更强的电磁损耗性能可以迅速将入射到平面板1的电磁波吸收，降低电磁波透射率，而未入射到平面板1的电磁波将被平面板1反射到吸波单元2中再次发生损耗。
[0051]
实施例1：
[0052]
如图1，本实用新型提供了一种吸波结构，包括：吸波平面板1和多个吸波单元2，多个吸波单元2间隔位于吸波平面板1上，并均与吸波平面板1一体连接，同时每个吸波单元2上均具有顶端开口的吸波空腔3，并且吸波平面板1和多个吸波单元2均为具有电磁损耗性能的基体吸波材料制成；
[0053]
并且，吸波单元2包括：多个一体连接在吸波平面板1上的吸波围墙21，且多个吸波围墙21的形状和尺寸均不同，同时多个吸波围墙21在吸波平面板1上形成嵌套式结构，并且每相邻两个吸波围墙21间隔设置，则每相邻两个吸波围墙21与吸波平面板1均限定成一个
顶端开口的吸波空腔3。
[0054]
例如：多个吸波围墙21按照尺寸从小到大依次为：方形、圆环形、六边形，则方形的吸波围墙21外依次间隔嵌套圆环形的吸波围墙21和六边形的吸波围墙21。
[0055]
实施例2：
[0056]
如图2-3，实施例2与实施例1不同的是：多个吸波围墙21的形状相同、尺寸不同。
[0057]
例如，多个吸波围墙21的形状均为方形，则在尺寸最小的吸波围墙21外按照尺寸由小到大依次嵌套第二个吸波围墙21、第三个吸波围墙21等。
[0058]
实施例3：
[0059]
如图4，实施例3与实施例1不同的是：吸波单元2包括：一体连接在平面板上的吸波围墙21，且吸波围墙21为条状体由内向外依次围绕成若干圆圈形成的螺旋环形状，同时限定形成多个顶端开口的吸波空腔3，并且吸波围墙21形成的螺旋环状平面与平面板的平面平行。
[0060]
实施例4，如图5：本实用新型提供了一种吸波结构，包括：吸波平面板1和多个吸波单元2，多个吸波单元2间隔位于吸波平面板1上，并均与吸波平面板1一体连接，同时每个吸波单元2上均具有顶端开口的吸波空腔3，并且吸波平面板1和多个吸波单元2均为具有电磁损耗性能的基体吸波材料制成；
[0061]
并且，多个吸波单元2在吸波平面板1上分布形成自相似结构，且每个吸波单元2的形状不限。
[0062]
本技术电磁损耗性能的基体材料是现有技术，例如：在水泥基(混凝土、砂浆、净浆)基体中添加炭黑、羰基铁、氧化铁、金属微粉等；在高分子基体材料中添加碳纤维、碳纳米管、石墨烯等形成的。
[0063]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0064]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。