基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种吸波器件，特别是涉及一种基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件。还涉及这种基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件的制备方法。
【背景技术】
[0002]吸波材料广泛应用于新型电子信息元器件的设计和制备，同时也是军用战机等移动平台实现自身雷达散射截面(RCS)减缩的有效手段。然而传统吸波材料一旦制造成型，其频带特性也将固定不变，这样大大限制了吸波材料在复杂情况下的应用。
[0003]参照图6，文献“Analysis and design of wire-based metamaterialabsorbers using equivalent circuit approach,，，Journal of Applied Physics113，114902(2013), ”公开了一种背板为金属的超材料吸波器。这项工作中吸波结构由三层构成，第一层为长方形金属条6，其电导率为5.8X 107S/m。第二层为电介质基板7，其介电常数为4.4(l-j0.02)。第三层为金属背板8。在13GHz出现电磁谐振，达到吸收效果。然而此吸收器件一旦成型吸收点即确定，无法实现在宽频带下的吸收频率的调谐，显然降低了应用价值。
【发明内容】
[0004]为了克服现有吸波器件吸波频点固定、工作频段窄的不足，本发明提供一种基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件。该吸波器件采用导电橡胶代替传统的金属背板，导电橡胶具有电磁波屏蔽效能且有很好的拉伸强度。通过拉伸改变导电橡胶的长度，上层的两个吸波陶瓷块之间距离随之发生改变，间距的改变导致两个陶瓷块之间电磁耦合发生变化，吸波频率随之移动，从而实现吸收频率随外加拉力的动态变化，拓宽了工作频带，成为“主动式”吸波结构。
[0005]本发明还提供这种基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件的制备方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件，其特点是包括导电橡胶1、电介质层2、陶瓷块3和拉力测量器5。所述导电橡胶I为长方体。导电橡胶I四角各有一个定位孔4 ;所述电介质层2为正方形，电介质层2位于导电橡胶I的正面中心位置，左右距离中心线尺寸相同；所述陶瓷块3为正方形，两个陶瓷块3尺寸与电介质层2尺寸相同，且分别位于两块电介质层2正上方。所述电介质层2初始为液态，利用旋转涂覆法涂覆于导电橡胶I上，再将陶瓷块3压放于电介质层2上，采用阶梯升温法热将导电橡胶1、电介质层2和陶瓷块3固化为一体，则电介质层2起到了连接作用；拉力测量器5的四角各有一个定位孔4，拉力测量器5通过定位孔4定位导电橡胶1，拉力测量器5两端紧固夹头用于固定导电橡胶I。
[0007]一种上述基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件的制备方法，其特点是包括以下步骤:
[0008](a)在导电橡胶I四角各机加工出定位孔4 ；
[0009](b)利用旋转涂覆法将氰基丙烯酸脂涂电介质层2涂覆于导电橡胶I正面中心处，电介质层2左右距离中心线保持相同尺寸，两个电介质层2之间初始距离为0.5mm，然后将两个尺寸相同的陶瓷块3分别黏贴在两个电介质层2正上方，采用阶梯升温法热固化，即在I小时内由60°C加热到120°C，恒温I小时，再在I小时由120°C升温至180°C，恒温I小时，再在半小时由180°C加热至200°C并保持恒温0.5小时；
[0010](c)通过四角定位孔4将导电橡胶I夹在拉力测量器5上，通过拉力测量器5紧固螺钉固定导电橡胶1，移动底座丝杠变动拉力测量器5两夹头之间的距离，使得导电橡胶I表面平整，无褶皱。
[0011]本发明的有益效果是:本发明底板采用导电橡胶代替传统的金属背板，导电橡胶具有电磁波屏蔽效能且有很好的拉伸强度。通过拉伸改变导电橡胶的长度，上层的两个吸波陶瓷块之间距离随之发生改变，间距的改变导致两个陶瓷块之间电磁耦合发生变化，吸波频率随之移动，从而实现吸收频率随外加拉力的动态变化，拓宽了工作频带，成为“主动式”吸波结构，在导电橡胶的拉伸极限内最大调节幅度可达0.37GHzO
[0012]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作详细说明。
【附图说明】
[0013]图1是本发明基于导电橡胶的力学可调宽频柔性吸波器件立体示意图。
[0014]图2是图1中导电橡胶结构的示意图。
[0015]图3是图1中拉力测量器的示意图。
[0016]图4是图2中各部分尺寸示意图。
[0017]图5是实施例1所制作的基于导电橡胶的力学可调宽频柔性吸波器件的吸波频率随拉伸变化的图谱。
[0018]图6是【背景技术】背板为金属的超材料吸波器示意图。
[0019]图中，1-导电橡胶；2_电介质层；3_陶瓷块；4_定位孔；5_拉力测量器；6_长方形金属条-J-电介质基板；8_金属背板。
【具体实施方式】
[0020]以下实施例参照图1-5。
[0021]实施例1。参照图1，本发明基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件包括长方体的导电橡胶1、电介质层2、陶瓷块3和拉力测量器5。导电橡胶I四角各有一个定位孔4;两个正方形电介质层2位于导电橡胶I的正面中心位置，左右距离中心线尺寸相同；两个正方形陶瓷块3尺寸大小与正方形电介质层2尺寸大小相同，且分别位于两块正方形电介质层2正上方。所述电介质层2初始为液态，利用旋转涂覆法涂覆于导电橡胶I上，再将陶瓷块3压放于电介质层2上，采用阶梯升温法热将导电橡胶1、电介质层2和陶瓷块3固化为一体，则电介质层2起到了连接作用；拉力测量器5的四角各有一个定位孔4，拉力测量器5通过定位孔4定位导电橡胶1，拉力测量器5两端紧固夹头用于固定长方形导电橡胶I。
[0022]实施例2。基于导电橡胶的力学可调宽频柔性吸波器件的制备方法包括以下步骤:
[0023](a)在导电橡胶I四角各机加工出定位孔4 ；
[0024](b)利用旋转涂覆法将氰基丙烯酸脂涂电介质层2涂覆于导电橡胶I正面中心处，距离左右中心线保持相同距离，尺寸相同的两个电介质层2之间初始距离为0.5mm，然后将两个尺寸相同的陶瓷块3分别黏贴在两个电介质层2正上方，采用阶梯升温法热固化；
[0025](c)通过四角定位孔4将导电橡胶I夹在拉力测量器5上，通过拉力测量器5紧固螺钉固定导电橡胶1，移动底座丝杠变动拉力测量器5两夹头之间的距离，使得导电橡胶I表面平整，无褶皱。
[0026]具体是首先机加工出长度为160.0mm,宽度为20.0mm,厚度为0.8mm的长方形导电橡胶1，在四角处机加工出直径为1.0mm的定位孔4。然后利用旋转涂覆法将氰基丙烯酸脂涂电介质层2涂覆于导电橡胶I正面中心处，两块尺寸相同长度为2.0mm,宽度为2.0mm，厚度为0.1mm，两块正方形电介质层2之间初始距离为0.5mm，位于导电橡胶I的正面中心位置，距离左右中心线保持相同距离。然后将尺寸与电介质层2相同的两块陶瓷块3分别放在两块电介质层2正上方，采用阶梯升温法热固化，即I小时由60°C加热到120°C，恒温I小时，I小时由120°C升温至180°C，恒温I小时，半小时由180°C加热至200°C并保持恒温0.5小时。通过定位孔4将导电橡胶I定位在拉力测量器5上，利用拉力测量器5两端的紧固夹头固定导电橡胶1，转动拉力测量器5丝杠使得导电橡胶I表面绷直、无褶皱。通过拉力测量器5拉伸电橡胶1，拉伸改变电橡胶I的长度，使得上层固定的陶瓷块3之间距离随之改变。参照图5可以看到五条曲线，分别代表着两个陶瓷块3之间距离为0.5mm，1.0mm，2.0mm，3.0mm, 4.0_。随着拉伸的增大，两个陶瓷块3之间距离也随之增大，进而改变了两个陶瓷块之间的电磁耦合，则吸收频率也随之向高频移动，由初始的11.16GHz变化为11.53GHz，调节范围达到0.37GHzο表明导电橡胶的力学可调宽频柔性吸波器件实现吸收频率的力学动态调控。
[0027]导电橡胶的力学可调宽频柔性吸波器件工作机理如下:采用导电橡胶代替传统的金属底板，导电橡胶具有电磁波屏蔽效能且有很好的拉伸强度。通过拉伸改变导电橡胶的长度，上层的两个吸波陶瓷块之间距离随之发生改变，间距的改变导致两个陶瓷块之间电磁耦合发生变化，吸波频率随之移动，从而实现吸收频率随外加拉力的动态变化，拓宽了工作频带，成为“主动式”吸波结构。
【主权项】
1.一种基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件，其特征在于:包括导电橡胶(1)、电介质层(2)、陶瓷块(3)和拉力测量器(5);所述导电橡胶⑴为长方体；导电橡胶⑴四角各有一个定位孔⑷；所述电介质层⑵为正方形，电介质层⑵位于导电橡胶⑴的正面中心位置，左右距离中心线尺寸相同；所述陶瓷块(3)为正方形，两个陶瓷块(3)尺寸与电介质层(2)尺寸相同，且分别位于两块电介质层(2)正上方；所述电介质层(2)初始为液态，利用旋转涂覆法涂覆于导电橡胶(I)上，再将陶瓷块(3)压放于电介质层(2)上，采用阶梯升温法热将导电橡胶(1)、电介质层⑵和陶瓷块⑶固化为一体，则电介质层(2)起到了连接作用；拉力测量器(5)的四角各有一个定位孔(4)，拉力测量器(5)通过定位孔(4)定位导电橡胶(I)，拉力测量器(5)两端紧固夹头用于固定导电橡胶(I)。
2.—种权利要求1所述基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一、在导电橡胶⑴四角各机加工出定位孔⑷； 步骤二、利用旋转涂覆法将氰基丙烯酸脂涂电介质层(2)涂覆于导电橡胶(I)正面中心处，电介质层(2)左右距离中心线保持相同尺寸，两个电介质层(2)之间初始距离为0.5mm，然后将两个尺寸相同的陶瓷块(3)分别黏贴在两个电介质层(2)正上方，采用阶梯升温法热固化，即在I小时内由60°C加热到120°C，恒温I小时，再在I小时由120°C升温至180°C，恒温I小时，再在半小时由180°C加热至200°C并保持恒温0.5小时； 步骤三、通过四角定位孔(4)将导电橡胶(I)夹在拉力测量器(5)上，通过拉力测量器(5)紧固螺钉固定导电橡胶(I)，移动底座丝杠变动拉力测量器(5)两夹头之间的距离，使得导电橡胶(I)表面平整，无褶皱。
【专利摘要】本发明公开了一种基于导电橡胶的力控可调宽频柔性吸波器件及其制备方法，用于解决现有吸波器件吸波频点固定、工作频段窄的技术问题。技术方案是底板采用导电橡胶代替传统的金属背板，导电橡胶具有电磁波屏蔽效能且有很好的拉伸强度。通过拉伸改变导电橡胶的长度，上层的两个吸波陶瓷块之间距离随之发生改变，间距的改变导致两个陶瓷块之间电磁耦合发生变化，吸波频率随之移动，从而实现吸收频率随外加拉力的动态变化，拓宽了工作频带，成为“主动式”吸波结构，在导电橡胶的拉伸极限内最大调节幅度可达0.37GHz。
【IPC分类】H05K9-00
【公开号】CN104661503
【申请号】CN201510050152
【发明人】邱克鹏, 冯树琦, 张富利, 张卫红, 刘子君, 吴晨
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月30日