摘要：针对吸波材料向工程应用方向发展需具备轻质和宽带吸波的关键需求,提出了一种有损谐振结构和功能化介质层调控的多层级复合异质异构吸波超材料,通过对介质层进行仿生结构化设计实现吸波超材料轻量化和宽带吸波性能。将热塑性聚合物材料和银铜合金复合制备了特定电导率的复合材料,通过优化银铜合金重量比和复合材料的打印工艺实现了谐振结构电导率的精确控制。基于此,设计了两层有损谐振结构层来调控宽带阻抗匹配和欧姆损耗,利用双材料熔融沉积3D打印工艺实现了多层级异质异构吸波超材料的可控制备。所制备的吸波超材料等效密度为0.3 g/cm3,电磁性能测试结果表明在垂直入射条件下,吸波超材料在3.8~19.24GHz频段实现了高效吸波性能。同时,电磁波在横电波(Transverse electric,TE)和横磁波(Transverse magnetic,TM)模式下、入射角在50°范围内时,吸波超材料都具有良好的宽带吸波性能。这种多层级异质异构吸波超材料的设计和制造方法为推动吸波材料向工程应用化方向发展提供了技术支撑。

摘要：超表面异质结构曲面共形电介质基底和金属单元序构的集成制造是阻碍超表面电磁伪装技术向工程化应用方向发展的瓶颈问题。基于3D打印技术设计自由度高、适合复杂结构快速成形的优势,提出一种液态金属与聚合物异质结构的熔融沉积复合成形工艺。在现有聚合物熔融沉积成形(Fused deposition modeling,FDM)工艺的基础上,基于热压-微结构嵌合界面增强机理,实现了熔融Sn-Bi液态金属在聚乳酸(Polylactic acid,PLA)基底上的稳定沉积;进一步优化打印挤出流量和层高等工艺参数,实现了金属线条的可控成形;通过运动指令修正和动态流量补偿的方式,显著提升了熔融沉积复合成形工艺的复杂结构成形能力。最后,利用所提出的液态金属与聚合物熔融沉积复合成形工艺制备了一种梯形超表面电磁伪装结构。电磁测试结果表明,所设计的超表面样品在x极化电磁波垂直入射的条件下最大广义雷达散射截面(Radar cross section,RCS)缩减达到约-14.1 dB,即超表面样品与拟伪装目标的电磁反射特性达到约96.1%的相似度,3 dB缩减(即RCS缩减至50%)带宽约为33.6%,显示出优异的电磁伪装性能。这种液态金属和聚合物的熔融沉积复合成形工艺为曲面共形超表面异质功能结构的集成制造提供了一种有效方法,为推动超表面向工程应用方向发展提供了制造技术支撑。