專(zhuān)利名稱(chēng)：具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電磁吸波材料領(lǐng)域，具體涉及一種具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
電磁吸波材料的研制和應(yīng)用技術(shù)源于第二次世界大戰(zhàn)期間，到目前已得到了廣泛地應(yīng)用。如今，隨著電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁吸波材料的應(yīng)用范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了軍事領(lǐng)域，在信息傳播、電磁兼容、微波輻射防護(hù)等民用方面的應(yīng)用也日趨廣泛。在種類(lèi)眾多的電磁波吸波材料中，由于具有優(yōu)異的吸波性能，磁性吸波材料是目前應(yīng)用最廣泛的一種。然而，目前的磁性吸波材料均采用傳統(tǒng)的Dallenbach結(jié)構(gòu)或者多層結(jié)構(gòu)使用，其體積密度較大，且吸波帶寬也十分有限，難以滿(mǎn)足應(yīng)用需求。為此，設(shè)計(jì)一種可有效解決現(xiàn)有磁性吸波材料吸 收帶寬窄、密度大等問(wèn)題的新型吸波材料，將具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在不增加厚度的前提下可有效擴(kuò)展吸波材料的工作帶寬，同時(shí)可顯著降低磁性吸波材料體積密度的具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，還相應(yīng)提供一種該電磁吸波材料的制備方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，提供一種具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，包括磁性吸波材料網(wǎng)格和介電材料制成的介質(zhì)塊，磁性吸波材料網(wǎng)格上網(wǎng)孔為通孔，所述介質(zhì)塊按照一定周期性嵌布在所述磁性吸波材料網(wǎng)格的通孔中。上述的電磁吸波材料中，所述按照一定周期嵌布特別優(yōu)選是指按矩陣式排列嵌布形成矩形陣列。上述的電磁吸波材料中，所述介質(zhì)塊優(yōu)選為圓柱狀的介質(zhì)塊，該介質(zhì)塊的底面直徑優(yōu)選為8mm 11. 5mm (特別優(yōu)選為IOmm),相鄰兩介質(zhì)塊的圓心間距為12mm 13mm (特別優(yōu)選為12. 5mm)。上述的電磁吸波材料中，所述介質(zhì)塊的相對(duì)介電常數(shù)優(yōu)選為I 4 (特別優(yōu)選為3)。作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的電磁吸波材料的制備方法，包括以下步驟
(1)制作磁性吸波材料網(wǎng)格選取磁性吸波原材料，根據(jù)其微波介電常數(shù)和微波磁導(dǎo)率，在其上開(kāi)設(shè)所述周期性排布的嵌孔，并將嵌孔設(shè)置成要求的形狀和尺寸，得到所述磁性吸波材料網(wǎng)格；
(2)制作介質(zhì)塊選取相對(duì)介電常數(shù)在擬要求范圍內(nèi)的介電材料，并根據(jù)所述磁性吸波材料網(wǎng)格的微波介電常數(shù)和微波磁導(dǎo)率，將介電材料剪裁成與所述嵌孔形狀和尺寸對(duì)應(yīng)的介質(zhì)塊；
(3)成型將步驟(2)制得的介質(zhì)塊逐個(gè)鑲嵌到上述磁性吸波材料網(wǎng)格開(kāi)設(shè)的嵌孔中，并通過(guò)膠黏劑將所述介質(zhì)塊與所述磁性吸波材料網(wǎng)格連接成一整體，得到具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料。上述的制備方法中，所選用的磁性吸波原材料和介電材料均可為普通常用的原材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
1、本發(fā)明的電磁吸波材料，原料易得，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝成熟，成本較低； 2、本發(fā)明的電磁吸波材料，在不增加厚度的情況下，吸波帶寬得到顯著提高；
3、本發(fā)明的電磁吸波材料，磁性相的含量較低，較傳統(tǒng)磁性吸波材料具有較低的體積密度；
4、本發(fā)明的電磁吸波材料，適用范圍廣，通過(guò)合理調(diào)整磁性吸波材料網(wǎng)格的尺寸，本發(fā)明的技術(shù)方案可適用于不同實(shí)踐場(chǎng)合下的磁性吸波材料的應(yīng)用情形。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例中磁性吸波原材料的介電常數(shù)曲線(xiàn)圖(其中，e’為介電常數(shù)實(shí)部，e ”為介電常數(shù)虛部)。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中磁性吸波原材料的磁導(dǎo)率曲線(xiàn)圖(其中，U ’為磁導(dǎo)率實(shí)部，U ”為磁導(dǎo)率虛部)。圖3為傳統(tǒng)單層結(jié)構(gòu)3. 5mm厚磁性吸波板的反射率曲線(xiàn)圖。圖4為本發(fā)明實(shí)施例中電磁吸波材料的主視圖(局部)。圖5為本發(fā)明實(shí)施例中電磁吸波材料的側(cè)視圖(局部)。圖6為本發(fā)明實(shí)施例I中電磁吸波材料的實(shí)物照片。圖7為本發(fā)明實(shí)施例I中電磁吸波材料的反射率曲線(xiàn)圖。圖例說(shuō)明
I、介質(zhì)塊；2、磁性吸波材料網(wǎng)格。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例I :
一種如圖4 圖6所示的本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，包括磁性吸波材料網(wǎng)格2和介電材料制成的介質(zhì)塊1，磁性吸波材料網(wǎng)格2上網(wǎng)孔為通孔，介質(zhì)塊I按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料網(wǎng)格2的通孔中。本實(shí)施例中按照一定周期嵌布具體是指按矩陣式排列嵌布形成介質(zhì)塊矩形陣列。本實(shí)施例中，介質(zhì)塊I為圓柱狀,其底面直徑為10mm，相鄰兩介質(zhì)塊I的圓心間距為12. 5mm。介質(zhì)塊I為環(huán)氧樹(shù)脂材料制作，其相對(duì)介電常數(shù)約為3，介電損耗可忽略不計(jì)。整個(gè)電磁吸波材料的厚度為3. 5mm。上述本實(shí)施例的電磁吸波材料的制備方法，包括以下步驟
(I)制作磁性吸波材料網(wǎng)格選取磁性吸波原材料，根據(jù)其微波介電常數(shù)和微波磁導(dǎo)率(參見(jiàn)圖I和圖2)，在其上開(kāi)設(shè)上述周期性排布的嵌孔，并將各個(gè)嵌孔設(shè)置成底面直徑為IOmm圓柱狀通孔，得到磁性吸波材料網(wǎng)格2 ；(2)制作介質(zhì)塊選取相對(duì)介電常數(shù)為3的環(huán)氧樹(shù)脂材料，將環(huán)氧樹(shù)脂材料剪裁成與上述嵌孔形狀和尺寸對(duì)應(yīng)的圓柱狀介質(zhì)塊I ;
(3)成型將步驟(2)制得的介質(zhì)塊I逐個(gè)鑲嵌到上述磁性吸波材料網(wǎng)格2開(kāi)設(shè)的嵌孔中，并通過(guò)膠黏劑將介質(zhì)塊I與磁性吸波材料網(wǎng)格2連接成一整體，得到具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料。通過(guò)上述方法制得的本實(shí)施例的電磁吸波材料，在4GHz 18GHz范圍內(nèi)衰減大于IOdB的帶寬為13. 3GHz (參見(jiàn)圖7);而采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相同厚度的磁性吸波板，在4GHz 18GHz范圍內(nèi)-IOdB的吸收帶寬僅為0. IGHz (參見(jiàn)圖3)?？梢?jiàn)，相對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)的對(duì)照樣，本發(fā)明的電磁吸波材料可有效擴(kuò)展吸波帶寬，特別有益于改善高頻段的吸波性能。另外，現(xiàn)有磁性吸波材料的密度約為3g/cm3，而本實(shí)施例制得的電磁吸波材料的密度為I. 9g/cm3,比現(xiàn)有磁性吸波材料的密度減小了約三分之一。實(shí)施例2
一種如圖4 圖5所示的本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，包括磁性吸波材料網(wǎng)格2和介電材料制成的介質(zhì)塊1，磁性吸波材料網(wǎng)格2上網(wǎng)孔為通孔，介質(zhì)塊I按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料網(wǎng)格2的通孔中。本實(shí)施例中按照一定周期嵌布具體是指按矩陣式排列嵌布形成介質(zhì)塊矩形陣列。本實(shí)施例中，介質(zhì)塊I為圓柱狀，其底面直徑為8mm,相鄰兩介質(zhì)塊I的圓心間距為12.5mm。介質(zhì)塊I為環(huán)氧樹(shù)脂材料制作，其相對(duì)介電常數(shù)約為3，介電損耗可忽略不計(jì)。整個(gè)電磁吸波材料的厚度為3. 5mm。本實(shí)施例的電磁吸波材料的制備方法與實(shí)施例I類(lèi)似，僅對(duì)相應(yīng)的工藝參數(shù)作適應(yīng)性調(diào)整即可。通過(guò)上述方法制得的本實(shí)施例的電磁吸波材料，在4GHz 18GHz范圍內(nèi)衰減大于IOdB的帶寬為11. 2GHz ;而采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的相同厚度的磁性吸波板，在4GHz 18GHz范圍內(nèi)-IOdB的吸收帶寬僅為0. IGHz (參見(jiàn)圖3)。可見(jiàn)，相對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)的對(duì)照樣，本實(shí)施例制得的電磁吸波材料在4GHz 18GHz范圍內(nèi)的-IOdB帶寬得到極大提高，而體積密度僅為對(duì)照樣的78. 6%。實(shí)施例3
一種如圖4 圖5所示的本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，包括磁性吸波材料網(wǎng)格2和介電材料制成的介質(zhì)塊1，磁性吸波材料網(wǎng)格2上網(wǎng)孔為通孔，介質(zhì)塊I按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料網(wǎng)格2的通孔中。本實(shí)施例中按照一定周期嵌布具體是指按矩陣式排列嵌布形成介質(zhì)塊矩形陣列。本實(shí)施例中，介質(zhì)塊I為圓柱狀,其底面直徑為11. 5mm，相鄰兩介質(zhì)塊I的圓心間距為12. 5_。介質(zhì)塊I為環(huán)氧樹(shù)脂材料制作，其相對(duì)介電常數(shù)約為3，介電損耗可忽略不計(jì)。整個(gè)電磁吸波材料的厚度為3. 5mm。本實(shí)施例的電磁吸波材料的制備方法與實(shí)施例I類(lèi)似，僅對(duì)相應(yīng)的工藝參數(shù)作適應(yīng)性調(diào)整即可。通過(guò)上述方法制得的本實(shí)施例的電磁吸波材料，在4GHz 18GHz范圍內(nèi)衰減大于IOdB的帶寬為12.8GHz?？梢?jiàn)，相對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)的對(duì)照樣，本實(shí)施例制得的電磁吸波材料在4GHz 18GHz范圍內(nèi)的-IOdB帶寬得到極大提高，而體積密度僅為對(duì)照樣的55. 7%。
實(shí)施例4
一種如圖4 圖5所示的本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，包括磁性吸波材料網(wǎng)格2和介電材料制成的介質(zhì)塊1，磁性吸波材料網(wǎng)格2上網(wǎng)孔為通孔，介質(zhì)塊I按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料網(wǎng)格2的通孔中。本實(shí)施例中按照一定周期嵌布具體是指按矩陣式排列嵌布形成介質(zhì)塊矩形陣列。本實(shí)施例中，介質(zhì)塊I為圓柱狀,其底面直徑為10mm，相鄰兩介質(zhì)塊I的圓心間距為12. 5mm。介質(zhì)塊I為空氣材料制作(或者聚氨酯泡沫材料制作)，其相對(duì)介電常數(shù)約為I。整個(gè)電磁吸波材料的厚度為3. 5mm。本實(shí)施例的電磁吸波材料的制備方法與實(shí)施例I類(lèi)似，僅對(duì)相應(yīng)的工藝參數(shù)作適應(yīng)性調(diào)整即可。通過(guò)上述方法制得的本實(shí)施例的電磁吸波材料，在4GHz 18GHz范圍內(nèi)衰減大于IOdB的帶寬為13GHz?？梢?jiàn)，相對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)的對(duì)照樣，本實(shí)施例制得的電磁吸波材料在4GHz 18GHz范圍內(nèi)的-IOdB帶寬得到極大提高，而體積密度僅為對(duì)照樣的44. 5%。實(shí)施例5
一種如圖4 圖6所示的本發(fā)明的具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，包括磁性吸波材料網(wǎng)格2和介電材料制成的介質(zhì)塊1，磁性吸波材料網(wǎng)格2上網(wǎng)孔為通孔，介質(zhì)塊I按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料網(wǎng)格2的通孔中。本實(shí)施例中按照一定周期嵌布具體是指按矩陣式排列嵌布形成介質(zhì)塊矩形陣列。本實(shí)施例中，介質(zhì)塊I為圓柱狀,其底面直徑為10mm，相鄰兩介質(zhì)塊I的圓心間距為12. 5mm。介質(zhì)塊I為摻雜的環(huán)氧樹(shù)脂材料制作，其相對(duì)介電常數(shù)約為4，介電損耗可忽略不計(jì)。整個(gè)電磁吸波材料的厚度為3. 5mm。 本實(shí)施例的電磁吸波材料的制備方法與實(shí)施例I類(lèi)似，僅對(duì)相應(yīng)的工藝參數(shù)作適應(yīng)性調(diào)整即可。通過(guò)上述方法制得的本實(shí)施例的電磁吸波材料，在4GHz 18GHz范圍內(nèi)衰減大于IOdB的帶寬為11. 2GHz?？梢?jiàn)，相對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)的對(duì)照樣，本實(shí)施例制得的電磁吸波材料在4GHz 18GHz范圍內(nèi)的-IOdB帶寬得到極大提高，而體積密度仍低于現(xiàn)有磁性吸波板對(duì)照樣。
權(quán)利要求
1.ー種具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，包括磁性吸波材料網(wǎng)格和介電材料制成的介質(zhì)塊，其特征在于，磁性吸波材料網(wǎng)格上網(wǎng)孔為通孔，所述介質(zhì)塊按照一定周期性嵌布在所述磁性吸波材料網(wǎng)格的通孔中。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電磁吸波材料，其特征在于，所述按照一定周期嵌布是指按矩陣式排列嵌布形成矩形陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電磁吸波材料，其特征在于，所述介質(zhì)塊為圓柱狀的介質(zhì)塊，該介質(zhì)塊的直徑為8mm 11. 5mm,相鄰兩介質(zhì)塊的圓心間距為12mm 13mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電磁吸波材料，其特征在于，所述介質(zhì)塊的底面直徑為10mm，相鄰兩介質(zhì)塊的圓心間距為12. 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的電磁吸波材料，其特征在于，所述介質(zhì)塊的相對(duì)介電常數(shù)為I 4。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電磁吸波材料，其特征在于，所述介質(zhì)塊的相對(duì)介電常數(shù)為3。
7.—種如權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的電磁吸波材料的制備方法，包括以下步驟 (O制作磁性吸波材料網(wǎng)格選取磁性吸波原材料，根據(jù)其微波介電常數(shù)和微波磁導(dǎo)率，在其上開(kāi)設(shè)所述周期性排布的嵌孔，并將嵌孔設(shè)置成要求的形狀和尺寸，得到所述磁性吸波材料網(wǎng)格； (2)制作介質(zhì)塊選取相對(duì)介電常數(shù)在擬要求范圍內(nèi)的介電材料，并根據(jù)所述磁性吸波材料網(wǎng)格的微波介電常數(shù)和微波磁導(dǎo)率，將介電材料剪裁成與所述嵌孔形狀和尺寸對(duì)應(yīng)的介質(zhì)塊； (3)成型將步驟(2)制得的介質(zhì)塊逐個(gè)鑲嵌到上述磁性吸波材料網(wǎng)格開(kāi)設(shè)的嵌孔中，并通過(guò)膠黏劑將所述介質(zhì)塊與所述磁性吸波材料網(wǎng)格連接成一整體，得到具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，包括磁性吸波材料網(wǎng)格和介電材料制成的介質(zhì)塊，磁性吸波材料網(wǎng)格上網(wǎng)孔為通孔，介質(zhì)塊按照一定周期性嵌布在磁性吸波材料網(wǎng)格的通孔中。該電磁吸波材料的制備方法包括以下步驟選取磁性吸波原材料，在其上開(kāi)設(shè)周期性排布的嵌孔，得到磁性吸波材料網(wǎng)格；然后選取相對(duì)介電常數(shù)在擬要求范圍內(nèi)的介電材料，將介電材料剪裁成與嵌孔形狀和尺寸對(duì)應(yīng)的介質(zhì)塊；將制得的介質(zhì)塊逐個(gè)鑲嵌到磁性吸波材料網(wǎng)格開(kāi)設(shè)的嵌孔中，并通過(guò)膠黏劑連接成一整體，得到電磁吸波材料。本發(fā)明可在不增加厚度的前提下有效擴(kuò)展吸波材料的工作帶寬，同時(shí)可顯著降低磁性吸波材料體積密度。
文檔編號(hào)B32B3/12GK102709708SQ2012102179
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者周永江, 龐永強(qiáng), 王軍, 程海峰 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)