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一种基于3D打印技术的结构型宽频吸波超材料

熊益军 王岩 王强 王春齐 黄小忠 张芬 周丁

一种基于3D打印技术的结构型宽频吸波超材料

熊益军, 王岩, 王强, 王春齐, 黄小忠, 张芬, 周丁
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  • 设计了一种三层宽频吸波超材料,其表层和中间层为单元尺寸不同的周期阵列结构,底层为吸波平板结构,优化后的总厚度仅为4.7 mm,并采用三维(3D)打印技术成功制备了该吸波超材料.吸波体反射率测试结果表明,在电磁波垂直入射条件下,宽频吸收峰分别出现在5.3和14.1 GHz,两峰叠加使得其在418 GHz频率范围内反射损耗均小于-10 dB.采用S参数反演法计算了每一层的等效电磁参数,并利用多层结构反射率公式推导得出该模型的理论反射率,理论计算结果与实测结果基本一致.通过研究能量损耗、电场分布和磁场分布揭示了吸波机理,分析表明该吸波体的宽频吸收效果源于三层结构产生的吸收带宽叠加.本文提出的吸波超材料具有良好的宽频吸收效果,尤其在低频范围吸波性能较佳,结合3D打印快速成型技术,可获得结构精细的三层吸波超材料,具有重要的实际应用价值和广阔的应用前景.
      通信作者: 王岩, wangyan@csu.edu.cn;huangxzh@csu.edu.cn ; 黄小忠, wangyan@csu.edu.cn;huangxzh@csu.edu.cn
    • 基金项目: 湖南省科技计划(批准号:2015TP1007)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-19
  • 修回日期:  2017-12-29
  • 刊出日期:  2018-04-20

一种基于3D打印技术的结构型宽频吸波超材料

    基金项目: 

    湖南省科技计划(批准号:2015TP1007)资助的课题.

摘要: 设计了一种三层宽频吸波超材料,其表层和中间层为单元尺寸不同的周期阵列结构,底层为吸波平板结构,优化后的总厚度仅为4.7 mm,并采用三维(3D)打印技术成功制备了该吸波超材料.吸波体反射率测试结果表明,在电磁波垂直入射条件下,宽频吸收峰分别出现在5.3和14.1 GHz,两峰叠加使得其在418 GHz频率范围内反射损耗均小于-10 dB.采用S参数反演法计算了每一层的等效电磁参数,并利用多层结构反射率公式推导得出该模型的理论反射率,理论计算结果与实测结果基本一致.通过研究能量损耗、电场分布和磁场分布揭示了吸波机理,分析表明该吸波体的宽频吸收效果源于三层结构产生的吸收带宽叠加.本文提出的吸波超材料具有良好的宽频吸收效果,尤其在低频范围吸波性能较佳,结合3D打印快速成型技术,可获得结构精细的三层吸波超材料,具有重要的实际应用价值和广阔的应用前景.

English Abstract

参考文献 (31)

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