本实用新型属于电磁技术领域，涉及一种电磁辐射屏蔽结构。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，电磁波辐射对环境的影响日益增大。在机场飞机航班因电磁波干扰无法起飞而误点；在医院、移动电话常会干扰各种电子诊疗仪器的正常工作。因此，治理电磁污染，寻找一种能削弱乃至屏蔽电磁波辐射的材料，已成为电磁技术领域的一大课题。在工程应用上，除要求该类材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。
当前，按材料成型工艺，吸波材料可分为涂覆型和结构型；而按损耗机制，吸波材料又可分为电阻型、电介质型及磁介质型。
对于电阻型吸波材料，其损耗主要来源于电导损耗。导电载流子在材料内部定向漂移，形成传导电流，以热能的形式将入射的电磁波损耗掉，主要代表物质为炭系物质(如炭黑、石墨、碳纤维、纳米碳管等)、非磁性金属微粉、导电高分子等。
对于电介质型吸波材料，其损耗主要来源于介质弛豫极化及谐振损耗，主要代表物质为陶瓷材料，如BaTiO3、金属氧化物、氮化铁、SiC、Si/C/N等。
对于磁介质型吸波材料，其损耗主要来源于磁损耗，主要包括趋肤效应引起的涡流损耗、磁滞损耗和磁后效等引起的剩余损耗，主要代表物质为铁氧体、羰基铁、氮化铁、磁性金属粉末等。
另外，目前基于超材料的吸波材料技术研究也备受关注。超材料是指一类具有天然材料所不具备的超常电磁性质的人工复合结构或复合材料。2008年研究人员基于超材料的概念提出了电磁波“完美吸收器”的概念。它通过设计材料的关键物理尺寸设计电磁谐振结构，使电磁波的电磁分量产生耦合，从而对特定极窄频带内的电磁波实现高效吸收。但基于超材料设计的吸波材料必然受到超材料本身谐振特性的影响，带来作用频段窄、对入射角度敏感等缺点，成为制约超材料吸波技术发展和应用的关键瓶颈技术。该领域当前发展趋势是探索宽频带、高效率吸波材料技术。
技术实现要素：
本实用新型提出一种电磁辐射屏蔽结构，能够实现对外来电磁辐射的宽频带、高效率屏蔽。
本实用新型的实现方案如下：
该电磁辐射屏蔽结构包括自下向上依次设置的支撑层、金属层以及纳米复合层；所述金属层的厚度大于待屏蔽电磁辐射的穿透深度，金属层的厚度大于或等于基底的厚度(差值范围与待屏蔽电磁辐射波长有关)；所述纳米复合层的主体为基底，其中填充有金属纳米颗粒，金属纳米颗粒的体填充因子在5～30％范围，金属层和纳米复合层的厚度以及材料配置满足电磁辐射在微结构中的等离激元自约束效应。
基于以上方案，本实用新型还作出具体优化如下：
上述纳米复合层的厚度在几十至几百纳米量级，所述金属层的厚度在几十至几百纳米量级。
金属层可选材料有：金，银，铝等。
基底可选材料有：聚四氟乙烯，氟化钙，氟化镁等。
金属纳米颗粒可选材料：金，银等。
支撑层通常采用石英玻璃。
例如：待屏蔽电磁辐射波长为300-800nm，最佳匹配参数为：所述金属层为厚度25nm的金薄膜，基底为厚度20nm的聚四氟乙烯，金属纳米颗粒为银颗粒，直径在几个纳米量级。
本实用新型设计的叠层式纳米结构，通过电磁辐射在微结构中的等离激元自约束效应，可实现对外来电磁辐射的宽频带、高效率屏蔽。具体优点如下：
1.这种纳米叠层式电磁辐射屏蔽结构，采用基于不同空间表面等离子体波相互干涉的“体等离子体”技术，可有效抑制电磁辐射屏蔽特性对入射角度的敏感性，因而具有宽频带、高效率的优点。
2.这种纳米叠层式电磁辐射屏蔽结构，其“体等离子体”技术是金属层和纳米复合层中表面等离子体波相互干涉的效果，因而其屏蔽特性的设计更具灵活性和调谐性。
3.这种纳米叠层式电磁辐射屏蔽结构，可作为其他更复杂结构电磁辐射屏蔽技术设计的基础和借鉴，如引入更多金属层或者纳米复合层，因而具备普适性和代表性。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为体填充因子为7％的纳米叠层结构的反射率。
图3为体填充因子为7％的纳米叠层结构的透过率。
图4为体填充因子为13％的纳米叠层结构的反射率。
图5为体填充因子为13％的纳米叠层结构的透过率。
图6为体填充因子为17％的纳米叠层结构的反射率。
图7为体填充因子为17％的纳米叠层结构的透过率。
图8为体填充因子为23％的纳米叠层结构的反射率。
图9为体填充因子为23％的纳米叠层结构的透过率。
图10为纳米叠层结构的透过率特性与入射角度的依赖性(体填充因子为23％)。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的电磁辐射屏蔽结构自下向上依次包括：支撑层1、金属层2、基底3和金属纳米颗粒4，其中基底3和金属纳米颗粒4构成纳米复合层，厚度在几十至几百纳米量级，其中金属纳米颗粒的体填充因子在5～30％(即体积分数)范围。金属层厚度要大于待屏蔽电磁辐射的穿透深度，常在几十至几百纳米量级。
当电磁辐射入射到该复合结构最外层时，电磁辐射将在纳米复合层中的金属纳米颗粒表面引发表面等离子效应，从而在该复合层中形成局域化和非局域化等离子体波。同时，该电磁辐射也将在金属层2与基底3界面处形成等离激元表面等离子体波。上述两种等离子波将发生干涉相消作用，使得绝大多数入射电磁波被囚禁在该叠层式纳米结构中，从而达到屏蔽外来电磁辐射的技术效果。相对于传统的表面等离子体技术，该技术实质是“体等离子体”技术。
由于等离激元表面等离子体波的产生对材料表面特性的依赖性，对外来电磁辐射的屏蔽效果也决定于该结构本身的特性，如金属层和基底材料、厚度以及其中金属纳米颗粒的体填充属性等。
以下给出一个具体实例：支撑层1为石英玻璃；金属层2为厚度25nm金薄膜；基底3为厚度20nm聚四氟乙烯；金属纳米颗粒4为银颗粒，直径在几个纳米量级。待屏蔽电磁辐射波长为300-800nm。
对于该纳米叠层式电磁辐射屏蔽结构，我们分析了电磁辐射垂直入射纳米复合层表面时，具有不同金属纳米颗粒体填充因子的结构设计所具有的电磁屏蔽特性。分析结果分别如图2至图9所示。
由图可知，体填充因子参数的设置直接决定着结构整体的反射率和透过率特性：当纳米金属颗粒体填充比例较低时，纳米复合层中没有形成有效的等离子体波，导致降低了对外来电磁辐射的囚禁作用，因而透过率较高、屏蔽效果较差；而当体填充达到合适比例23％时，该结构具有极低的电磁辐射透过率，在300-800nm频段均低于15％，意味着良好的电磁辐射屏蔽效果。同时我们也发现，当纳米金属颗粒体填充比例继续提高时，电磁辐射透过率接近饱和，上下浮动很小。
该结构的电磁辐射屏蔽特性与电磁辐射入射角度的依赖关系如图10所示。由于该结构采用的是基于不同空间表面等离子体波相互干涉的“体等离子体”技术，因此可有效抑制电磁辐射屏蔽特性对入射角度的敏感性。