超材料吸波体及其3D打印制造研究进展

超材料吸波体由于其独特的电磁特性和较强的结构设计性等优点,成为电磁吸波领域的研究热点。而3D打印技术能够突破传统制造方式的缺陷,极大地提高设计自由度,因此利用其制备超材料能够实现结构与功能的一体化,逐渐成为超材料吸波体领域的重要发展方向。本文阐述了基于等效介质理论的超材料吸波体吸波机理,介绍了超材料吸波体在宽频吸波、极化和角度不敏感、动态可调性等方面的研究现状,进而归纳了3D打印超材料吸波体的研究进展以及现阶段3D打印超材料吸波体研究中存在的问题,并从吸波性能、结构设计、应用发展三个角度对3D打印超材料吸波体的未来发展进行了展望。     

超材料吸波体吸波特性研究

设计了一个强谐振超材料吸波体,它由电谐环振器(Electric ring resonator)和短导线组合而成.采用数值仿真法,在8～12GHz波段提取了这种超材料的s参数,并计算了其吸渡率.单层超材料吸波体在10.2GHz处达到吸收峰,吸波率达91.3%.多层组合吸渡体在9.72GHz处峰值吸波率接近100%.与传统吸波材料不同的是,该超材料吸波体完全由金属结构组成,通过对介电常数和磁导率的灵活调节,经优化设计即可实现对入射电磁波的高吸收.另外,通过尺寸变化的多层组合结构,利用不同吸波频段的叠加效应,实现了对吸波频带的拓宽.     

超材料吸波体研究进展与展望

采用吸波材料的隐身技术是最重要的隐身方式之一,它被广泛地应用在军用和民用等各个领域。综述了当前国内外吸波材料的最新研究进展,介绍了吸波原理及吸波材料的分类及其应用。重点论述了超材料吸波体的分类和研究现状。最后展望了超材料吸波体的努力方向和发展前景。     

基于超材料的超薄双频吸波器设计与制造

设计并制备了工作于厘米波(3~30GHz)和毫米波(30~300GHz)的"三明治"式圆环套十字结构的双频吸波器,基于CST 2015全波有限积分法仿真并分析了胞元的结构尺寸和材料参数对吸波器性能的影响。采用在双面溅射铜的环氧树脂板上激光烧蚀的工艺制备出谐振点在17.595GHz、36.9GHz的双频吸波器,制备出的吸波器厚度为谐振波长的1/85和1/41,峰值吸波率为99.764%,半波峰宽为0.616GHz和0.878GHz。该吸波器具有偏振不敏感和超薄特性的同时兼具入射角选择性,制备的样片测试结果很好地证实其优异的吸波性能。该吸波器设计灵活、性价比高、吸波性能好,拓展了军事领域雷达波屏蔽的思路。     

雷达吸波材料的研究进展

根据电磁波在介质中的传播理论,详细地介绍了雷达吸波材料的吸波原理;综述了各种雷达吸波材料的特点、性能、应用现状以及发展趋势;列举了几种新型雷达吸波材料的吸波原理、吸波性能与应用现状;展望了雷达隐身材料的发展趋势。     

雷达吸波材料的研究现状及其进展

雷达吸波材料（RAM，radar absorbing material）是一种能有效吸收入射雷达波，使目标回波强度显著衰减的功能材料。阐述了雷达吸波材料工作原理及结构吸渡材料、纳米吸波材料和吸波纤维的研究现状，并对其他吸波材料的研究情况作了简要的概述。最后指出了吸波材料的发展方向。     

吸波材料与超材料复合结构吸波性能研究

吸收频带宽、吸收能力强一直是吸波材料研究所致力的目标。在碳纤维布/CIP/环氧树脂结构吸波材料的基础上,复合金属短线网格结构的超材料,利用CST MWS软件的谱域法对吸波材料与超材料的复合结构进行仿真。发现设计合适的金属线间距(a=4 mm)和超材料距表面的复合位置(d=2 mm),能合理调节复合结构的电磁参数,将反射率在2～18 GHz低于-10dB的带宽由3 GHz拓宽至12.4 GHz。     

基于超材料设计的钡铁氧体吸波涂层研究

本工作设计了一种基于超材料结构的钡铁氧体吸波涂层,分析了超材料的结构设计对钡铁氧体涂层吸波性能的影响,并对涂层的吸波机理进行了研究和讨论。通过仿真发现,钡铁氧体涂层经超材料设计改进后,吸波性能得到大幅增强,改进后的钡铁氧体涂层存在最佳的匹配厚度2.5mm和电阻膜方块电阻值70Ω/,此时涂层的吸收带宽最大,并存在两个吸收峰,在8～18GHz频段内反射损耗都小于-10dB。钡铁氧体通过超材料设计改进后,吸波性能得到极大改善。     

雷达吸波材料的研究现状及其进展

雷达吸波材料(RAM,radar absorbing material)是一种能有效吸收入射雷达波,使目标回波强度显著衰减的功能材料.阐述了雷达吸波材料工作原理及结构吸波材料、纳米吸波材料和吸波纤维的研究现状,并对其他吸波材料的研究情况作了简要的概述.最后指出了吸波材料的发展方向.     

叠层结构电磁超材料吸波体的特性研究

以现有的电磁超材料吸波体的主要方案为基础,对吸波体结构进行改进,研究并比较了相同单元叠层结构、不同单元叠层结构超材料吸波体的性能。根据仿真分析得出:适当增加相同单元叠层结构的层数,不仅吸波率得到提升,还会出现多个吸波峰;此外,不同单元叠层结构,在参数合理配置时,不仅拥有相同单元叠层结构的多频段、高吸波率、宽频带等优点,还可以实现近100%吸波率的完美吸波。     

可调谐超材料吸波体的数值仿真研究

设计了一个由周期排列的金属电谐振环(the electric ring resonator,ERR)与短导线(FR-4基板上)组合而成的超材料吸波体.在某一频段,该超材料吸波体能同时产生强的电谐振与磁谐振.采用数值仿真方法,在8-12GHz波段计算了该超材料的S参数,并分析了其吸收率变化规律.单层超材料吸波体在9.27...     

Photo-excited broadband tunable terahertz metamaterial absorber

We demonstrate a photo-excited broadband tunable metamaterial absorber for use in the terahertz region. The metamaterial absorber consists of a hybrid metal-semiconductor square split ring and a metallic ground plane that are separated by a dielectric resonator spacer. The conductivity of the silicon used to fill the gap in the metallic resonator is tuned actively as a function of the incident pump power, which results in frequency modulation of the resonance absorption peak. Broadband tunable metamaterial absorbers are produced by suitable placement of the photoconductive silicon in different critical regions of the metallic resonator. In addition, the proposed method is applicable to a concentric rings-based metallic resonator. The proposed photo-excited broadband tunable metamaterial absorber has numerous potential applications, including uses as terahertz modulators and switches.     

基于磁流变薄膜的可调谐主动声学超材料

为了实现声学超材料等效参数的非接触式主动控制,基于磁流变薄膜设计了一种磁固耦合的主动声学超材料,该结构由铝质环形框架和附加质量块的磁流变薄膜组成。运用COMSOL软件对其声学特性和隔声性能进行了详细分析,结果表明:改变外加磁场强度能够调节所设计的声学超材料的固有频率,与被动声学超材料相比,实现了非接触主动控制声学超材料系统的隔声峰值频率,从而拓宽了声学超材料的隔声频率范围;在此基础上进一步研究了磁流变薄膜材料参数、薄膜预应力和附加质量对隔声性能的影响。     

Si-C-N陶瓷在雷达吸收方面的应用研究

对前躯体法制备的Si-C－N陶瓷粉末在X波段（8.2-12.4GHz)的雷达波吸收性能进行了研究。通过共氨解甲基氯硅烷和二苯基二氯硅烷（Ph2SiCl2)，得到含苯基聚硅氮烷前躯体，经高温裂解和球磨获得Si-C-N陶瓷粉末。实验结果表明，Si-C-N陶瓷能够吸收X波段的雷达波，并且有机硅单体中Ph2SiCl2的摩尔比对最终的Si-C-N陶瓷吸波性能具有显著的影响。当Ph2SiCl2的含量为5％时，Si-C-N陶瓷对X波段雷达波具有最好的反射损耗，在9.1-12.4GHz的范围内，反射损耗R.L.小于－10dB即吸收带宽为3.3GHz，在10.6GHz处具有的最大反射损耗为-15dB。     

导电高分子吸波材料的研究进展

导电高分子吸波材料是一类新型的雷达吸波材料。主要介绍了国内外导电高分子吸波材料的研究发展,并对今后的研究开发提出相关建议。     

Trends in radar absorbing materials technology

The research in the area of Radar Absorbing Materials (RAMs) has been actively pursued for at least four decades. Although resonant RAMs were originally designed by transmission line approach, and the broad band RAMs were obtained by multilayering, the quest for ultrawide band performance has led to novel approaches such as chirality and even exploring biochemical products. It is observed that radome materials are frequently used as RAMs. The understanding of the underlying principles of electromagnetic analysis and design, fabrication and the trends in RAMs reviewed in this paper could lead to indigenisation, and even pioneering next generation of RAM technology.     

雷达用隐身吸波材料研究进展

本文综述了近年来国内外雷达波吸收材料的研究进展 ,对吸波原理、吸波材料的分类及特点进行了归纳分析和讨论 ,并对磁性金属纳米粒子用于雷达波吸收材料吸波机理和应用前景进行了展望     

羰基铁/三元乙丙橡胶复合材料的吸波性能

为了探明吸波材料的厚度、吸收剂的含量与吸波性能之间的关系,以羰基铁为吸收剂、三元乙丙橡胶为基体制备了复合橡胶吸波材料,采用矢量网络分析仪研究了在2.6~18 GHz范围内羰基铁含量和吸波材料厚度对吸波性能的影响,并利用电磁理论分析了吸波材料的吸波性能.对于3 mm吸波材料,当羰基铁体积分数为45%时,在3.5 GHz处其反射率的最小值达-21.7 dB;在羰基铁含量一定的条件下,微波吸收性能与吸波材料的厚度并不成正比关系,当厚度<2 mm时,吸波材料的吸波效果较差;当厚度>2 mm时,随着吸波材料厚度的增加,最大吸收峰的位置向低频移动,并且最大吸收峰的峰值和指定反射率的频率带宽也呈减小的趋势.在相同厚度下,随着羰基铁含量的增加,吸波材料在电磁波吸收峰处的反射率不断减小,而且吸波材料吸收峰的位置也向低频移动;输入阻抗与空气阻抗越接近,吸波材料的吸波性能越好.     

纳米铁和氮化铁超顺磁体复合吸收剂的研制

为了以纳米氮化铁作为吸波材料的吸收剂,利用气相化学反应方法,以氨基有机络合物为活化剂,液态五羰基铁为原料,获得了纳米量级亚单畴磁性氮化铁颗粒．利用TEM和S参数测量仪分析产物的结构和电磁参数．研究表明：制备的材料颗粒尺寸大都在10～100nm之间,材料主要由Fe和Fe3N的混合物组成;材料在微波段（8～13GHz）具有一定的介电损耗和磁损耗,可用作吸波材料的吸收剂．计算表明,在该波段,1mm厚度的吸波材料对电磁波能量最高衰减可达到10dB以上,具有较好的性能,可作为雷达吸波材料．