【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)專利涉及電磁材料領(lǐng)域，具體是一種提高阻抗的復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、磁性吸波材料是一類特殊的材料，它們具有吸收電磁波的能力，通常用于電磁波隔絕、電磁波屏蔽以及電磁波吸收等應(yīng)用領(lǐng)域。這些材料通常由磁性物質(zhì)和電介質(zhì)組成，通過調(diào)控其微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分來實(shí)現(xiàn)對(duì)特定頻段電磁波的吸收。
2、經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)介電常數(shù)與磁導(dǎo)率比值接近1時(shí)其吸波效果表現(xiàn)優(yōu)異，所以為了提高磁性材料的吸波效果，需要磁性材料的介電常數(shù)與磁導(dǎo)率的差值減小，然而通常情況下介電常數(shù)的值遠(yuǎn)大于磁導(dǎo)率。
3、為了追求高的磁導(dǎo)率，磁性吸收劑粉體材料通常要通過球磨的方式使其成為扁平比較大的片狀材料，以增大磁性吸收劑的復(fù)磁導(dǎo)率。然而，使用球磨工藝來改變材料的磁性參數(shù)具有如下缺陷：
4、1.隨著材料扁平比的增加，復(fù)磁導(dǎo)率和復(fù)介電常數(shù)都增加，且材料的復(fù)介電常數(shù)增加更為迅速，這將導(dǎo)致材料的阻抗匹配參數(shù)急速惡化。并且，隨著粉末材料扁平比的增加，其在復(fù)合材料中的填充比也隨之減小，不利于進(jìn)一步提高復(fù)合材料的復(fù)磁導(dǎo)率。
5、2.球磨過程中會(huì)引入不可逆的結(jié)構(gòu)變化，導(dǎo)致材料的性能難以恢復(fù)到原來的狀態(tài)。這會(huì)影響材料的穩(wěn)定性和可靠性；
6、3.球磨過程中，材料的結(jié)構(gòu)和成分可能會(huì)發(fā)生不均勻的變化，導(dǎo)致材料在空間上的性質(zhì)分布不均勻，降低了材料的整體性能；
7、4.球磨是一種能耗較大的加工方法，需要消耗大量的能量來進(jìn)行材料的加工，從而增加了制備成本。
8、針對(duì)上述缺陷，現(xiàn)在的解決方案是有一些，如在復(fù)合材料上包
9、因此，為了在不大幅度影響磁性磁波材料的復(fù)磁導(dǎo)率的條件下，人為可控降低復(fù)介電常數(shù)成了行業(yè)內(nèi)亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)意在提供一種提高阻抗的復(fù)合材料及其制備方法，主要用于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的較難在不影響復(fù)磁導(dǎo)率的條件下，人為可控降低復(fù)介電常數(shù)，使得磁性吸波材料展現(xiàn)出良好的抗阻匹配的技術(shù)問題。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：
3、一種提高阻抗的復(fù)合材料，包括若干層相互固定設(shè)置的由磁性吸收劑粉體材料制成的磁性吸波層與由左手材料制成的超材料層。
4、本方案的有益效果如下：
5、左手材料”是指一種介電常數(shù)為負(fù)值的材料。電磁波在其傳播時(shí)，波矢k、電場(chǎng)e和磁場(chǎng)h之間的關(guān)系符合左手定律，因此稱之為“左手材料”。它具有負(fù)相速度、負(fù)折射率、理想成像、逆doppler頻移、反常cerenkov輻射等奇異的物理性質(zhì)。
6、本方案主要利用磁性吸收劑粉體材料復(fù)合左手材料來降低整體復(fù)合材料的介電常數(shù)，在保證了球磨后的磁性吸收劑粉體材料具有高的復(fù)磁導(dǎo)率的情況下，還能降低整體復(fù)合材料的介電常數(shù)，相比起現(xiàn)有技術(shù)，本方案可通過超材料層結(jié)構(gòu)上的精確設(shè)計(jì)來達(dá)到降低介電常數(shù)的目的，無需進(jìn)行復(fù)雜的包覆操作，工藝簡(jiǎn)單，且局限性小，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的較難在不影響復(fù)磁導(dǎo)率的條件下，人為可控降低復(fù)介電常數(shù)，使得磁性吸波材料展現(xiàn)出良好的抗阻匹配的技術(shù)問題。
7、優(yōu)選的，所述超材料層包括由鋁箔制成的裝載層，裝載層上設(shè)置有若干按照排列周期呈矩陣排列的開口諧振環(huán)。開口諧振環(huán)超表面是一種特殊的微結(jié)構(gòu)，常用于設(shè)計(jì)和制造左手材料，它由一個(gè)或多個(gè)開口的諧振環(huán)組成，這些諧振環(huán)的幾何形狀和尺寸可以通過微納加工技術(shù)進(jìn)行精確控制；在開口諧振環(huán)超表面中，當(dāng)電磁波通過諧振環(huán)時(shí)，會(huì)在諧振環(huán)內(nèi)部產(chǎn)生電磁場(chǎng)的集中效應(yīng)，開口的存在使得電磁波可以更容易地進(jìn)入和退出諧振環(huán)，從而增強(qiáng)了諧振環(huán)的諧振效應(yīng)，這種設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)在特定頻率范圍內(nèi)的負(fù)折射率和負(fù)磁導(dǎo)率特性，使得開口諧振環(huán)超表面成為左手材料的重要組成部分之一。
8、優(yōu)選的，所述開口諧振環(huán)包括圓環(huán)，圓環(huán)上等距開設(shè)有四個(gè)開口。傳統(tǒng)的諧振環(huán)為同軸套設(shè)的雙環(huán)結(jié)構(gòu)，雙環(huán)上均開設(shè)有一個(gè)開口，且雙環(huán)的開口朝著相反方向設(shè)置，本方案中所使用的諧振環(huán)與傳統(tǒng)諧振環(huán)結(jié)構(gòu)差別巨大，為四開口單環(huán)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用中存在如下優(yōu)勢(shì)：
9、(1)多開口結(jié)構(gòu)：四開口諧振環(huán)相較于傳統(tǒng)的單開口兩環(huán)嵌套的諧振環(huán)具有更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其中的多個(gè)開口可以增加局部的電磁場(chǎng)響應(yīng)。這樣的設(shè)計(jì)能夠提高諧振環(huán)對(duì)特定頻率范圍內(nèi)電磁波的吸收和傳播能力。
10、(2)圓形結(jié)構(gòu)：本專利使用的諧振環(huán)為圓形結(jié)構(gòu)，因?yàn)閳A形結(jié)構(gòu)通常具有各向同性和寬帶特性。在開口諧振環(huán)超表面中，當(dāng)電磁波通過諧振環(huán)時(shí)，會(huì)在諧振環(huán)內(nèi)部產(chǎn)生電磁場(chǎng)的集中效應(yīng)
11、(2)多模態(tài)諧振：四開口諧振環(huán)的結(jié)構(gòu)能夠支持多種模態(tài)的諧振，使得它能夠在更寬的頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)負(fù)折射率的效果。相比之下，傳統(tǒng)的單開口兩環(huán)嵌套的諧振環(huán)可能受限于較少的諧振模式，限制了其在特定頻率范圍內(nèi)的性能表現(xiàn)。
12、(3)頻率調(diào)諧性：多開口結(jié)構(gòu)的諧振環(huán)可以通過調(diào)節(jié)開口的尺寸和布局來實(shí)現(xiàn)頻率調(diào)諧，從而使得左手材料在不同頻率范圍內(nèi)都能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。這種頻率調(diào)諧性能使得左手材料在微波和光學(xué)器件中具有更廣泛的應(yīng)用前景；
13、綜上所述，四開口單環(huán)結(jié)構(gòu)的諧振環(huán)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、多模態(tài)諧振和頻率調(diào)諧性等優(yōu)勢(shì)，由該結(jié)構(gòu)制作而成的超材料層在降低復(fù)合材料的介電常數(shù)上相比起傳統(tǒng)諧振環(huán)結(jié)構(gòu)更具優(yōu)勢(shì)。
14、優(yōu)選的，所述開口尺寸為0.5-2.5mm，圓環(huán)內(nèi)直徑為2-5mm，圓環(huán)外直徑為6-10mm，排列周期為8-12mm。
15、優(yōu)選的，所述開口尺寸為1mm，圓環(huán)內(nèi)直徑為5mm，圓環(huán)外直徑為6mm，排列周期為10mm。
16、優(yōu)選的，若干層所述磁性吸波層與超材料層交錯(cuò)設(shè)置。
17、優(yōu)選的，若干層所述磁性吸波層與超材料層依次設(shè)置，且超材料層設(shè)置在磁性磁波層反射電磁波的反射面的背面。
18、優(yōu)選的，每層所述磁性吸波層厚度為0.01mm，每層所述超材料層厚度為0.75mm；
19、優(yōu)選的，所述磁性吸波層組成成分包括羰基鐵粉。
20、本專利中的另一個(gè)技術(shù)方案為：一種提高阻抗的復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
21、裁剪180mm*180mm鋁箔置于激光打標(biāo)機(jī)作業(yè)臺(tái)上，其次利用autocad繪制開口諧振環(huán)圖案并通過激光打標(biāo)機(jī)在鋁箔上周期性打印，每次作業(yè)區(qū)域?yàn)?0mm*90mm，分4次完成，然后將打印好的開口諧振環(huán)鋁箔粘貼于磁性吸波層上。
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1.一種提高阻抗的復(fù)合材料，包括若干層相互固定設(shè)置的由磁性吸收劑粉體材料制成的磁性吸波層與由左手材料制成的超材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：所述超材料層包括由鋁箔制成的裝載層，裝載層上設(shè)置有若干按照排列周期呈矩陣排列的開口諧振環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：所述開口諧振環(huán)包括圓環(huán)，圓環(huán)上等距開設(shè)有四個(gè)開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：所述開口尺寸為0.5-2.5mm，圓環(huán)內(nèi)直徑為2-5mm，圓環(huán)外直徑為6-10mm，排列周期為8-12mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：所述開口精確尺寸為1mm，圓環(huán)內(nèi)直徑為5mm，圓環(huán)外直徑為6mm，排列周期為10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：若干層所述磁性吸波層與超材料層交錯(cuò)設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：若干層所述磁性吸波層與超材料層依次設(shè)置，且超材料層設(shè)置在磁性
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：每層所述磁性吸波層厚度為0.01mm，每層所述超材料層厚度為0.75mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：所述磁性吸波層組成成分包括羰基鐵粉。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下制備步驟：裁剪180mm*180mm鋁箔置于激光打標(biāo)機(jī)作業(yè)臺(tái)上；利用AutoCAD繪制開口諧振環(huán)圖案并通過激光打標(biāo)機(jī)在鋁箔上周期性打印，每次作業(yè)區(qū)域?yàn)?0mm*90mm，分4次完成；將打印好的開口諧振環(huán)鋁箔粘貼于磁性吸波層上。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種提高阻抗的復(fù)合材料，包括若干層相互固定設(shè)置的由磁性吸收劑粉體材料制成的磁性吸波層與由左手材料制成的超材料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：所述超材料層包括由鋁箔制成的裝載層，裝載層上設(shè)置有若干按照排列周期呈矩陣排列的開口諧振環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：所述開口諧振環(huán)包括圓環(huán)，圓環(huán)上等距開設(shè)有四個(gè)開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：所述開口尺寸為0.5-2.5mm，圓環(huán)內(nèi)直徑為2-5mm，圓環(huán)外直徑為6-10mm，排列周期為8-12mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高阻抗的復(fù)合材料，其特征在于：所述開口精確尺寸為1mm，圓環(huán)內(nèi)直徑為5mm，圓環(huán)外直徑為6mm，排列周期為10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高阻抗的復(fù)合...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙棟，朱欣宇，劉忠慶，田太玉，楊武彬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：貴州鉑韜電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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