摘要：电磁吸波性能始终是军事活动重点关注的研究方向。传统吸波材料不能满足日益增长的综合需求,因此,以人工制备、由亚波长结构单元组合且具有超常物理性质的超材料为基础,经导电单元图案及整体结构设计构成的超材料吸波体,在近些年得到广泛研究和发展。本文综述了周期结构电磁超材料吸波体的发展趋势,凝练其吸波机制,并总结出超材料吸波体的基本结构,包括导电单元层、介质层和反射层。同时参考近年来超材料吸波体的研究成果,以单层结构、多层结构和柔性结构超材料吸波体为对象,详细分析影响超材料吸波体吸波性能的关键因素,归纳总结各类型超材料吸波体的结构设计、材料组分、吸波性能等。此外,针对现有研究成果,探讨周期结构电磁超材料吸波体目前存在的不足之处,指出还需重点关注和研究的问题,以期为后续研究提供方向和思路。

摘要：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。

摘要：本研究将磁性吸波涂层融入至超材料的结构设计中,得到了一种新型低频复合超材料吸波体,吸波体由环形电阻膜、双层磁性吸波涂层和金属背板组成。采用CST仿真软件计算了超材料吸波体的吸收性能,研究了吸波体各个结构参数对吸收性能的影响。仿真结果表明,设计的超材料吸波体厚度为2.5 mm时,在1.9和4 GHz处存在2个吸收峰,在1.59~6.59 GHz频率范围内反射损耗低于-8 dB,吸收带宽达到5 GHz。通过吸波体电磁场分布对吸波机理进行了讨论。结果表明,吸波体低频吸收带宽的增加是由于表面的电阻膜图案改变了超材料吸波体的电场分布和磁场分布,促进了磁介质层的损耗。最后制备了吸波体样品并进行了反射率测试,实物测试结果与仿真结果基本一致,说明设计制备的吸波体具有优异的低频吸波性能,吸波带宽相比磁性吸波涂层大幅提高。

摘要：近年来,基于超材料的电磁吸波器件由于其宽带、易制备等优势而备受各国研究者的广泛关注.本文为实现宽带电磁低可探测,提出一种渐变电阻膜-介质复合结构的超材料吸波器.基于传输线理论和阻抗匹配原理,对强吸波条件进行了分析.在单元结构设计方面,采用遗传算法在多变量域内全局搜索最优解,快速地确定出能够兼顾低频与宽带吸波性能的超材料单元结构与电阻参数,并对器件吸波性能与吸波机理进行了深入的探讨.仿真结果表明,在垂直入射下,所设计的超材料吸波器对1.62—19.16 GHz(相对带宽168.8%)之间的入射波吸收率均大于90%,有效地向L和K波段拓展了吸收带宽.虽然在部分频段测试和仿真结果之间存在一定偏差,但两种类型的曲线随频率的变化趋势基本一致,这充分证明了所设计的超材料吸波器在低频宽带吸波领域具有潜在应用价值.

摘要：超材料吸波体可以将入射电磁波集中在亚波长尺度内并进行高效吸收,因此在光电探测、热发射器、能量收集等领域具有广泛的应用前景。迄今报道的多波段超材料吸波体主要为某一波长范围内多个相近波长的完美吸收,想要实现大光谱范围内的多波长吸收则需要多个结构的联合工作。基于钛十字形谐振器-氮化硅介质层-钛反射层三层结构,设计并数值模拟了一种工作波长范围跨越中波红外、长波红外以及甚长波红外的三波段超材料吸波体。利用超材料吸波体激发的传播型表面等离激元谐振、局域型表面等离激元谐振以及氮化硅本征吸收模式,实现了4.8μm、9.1μm和18μm三个波长处97.3%、94.4%和93.6%的高吸收率。超材料吸波体的工作波长可以通过改变其几何参数进行调节,且具有偏振和入射角不敏感性。该工作中所用材料均为现有工艺中的常用材料,在气体检测、红外成像等领域具有应用前景。

摘要：电阻型吸波结构具有优异的宽带电磁吸波性能,但电阻片方阻值对吸波结构宽带电磁吸波性能影响较大,且在样品制备过程中较难精确控制。本文通过在电阻型吸波结构表面加载周期性人工等离子结构,利用宽频带内激发的多重等离子谐振,实现高效宽带色散调控,进而获得电阻型吸波材料表面局域场增强效应,提升宽带电磁吸波的稳定性。仿真与试验结果表明,当电阻片方阻值在100~250Ω/sq内变化时,该电阻型等离子吸波结构在7.8~40.0 GHz频段内的吸收效率高于90%以上,具有连续宽带电磁吸波能力。该设计方案提供了一种加载人工等离子结构用于强化吸波超材料综合性能的设计思路,对复合型吸波超材料设计具有一定的启发。

摘要：基于钛酸锶和电阻膜设计了一种多层结构的具有低频传感和高频宽带吸波功能的超材料吸波体.超材料吸波体在低频1.09 GHz处产生了一个可用于传感测量的吸收峰;在高频9.2~10.9 GHz之间产生了一个宽带吸收峰,带宽达1.7 GHz.通过对超材料吸波体吸收频率处的表面电流分布进行监控,阐述了低频和高频处的吸波机理.仿真计算结果证实,吸波体在低频和高频处的吸波特性是极化无关的,但是对入射角度是敏感的.超材料吸波体具有结构简单、功能多等优点,在传感测量、探测和电磁隐身等领域具有潜在的应用价值.

摘要：为解决传统吸波体吸收带宽窄和不可弯曲共形等问题,设计了一款柔性宽带超材料吸波体。该超材料由氧化铟锡(Indium tin oxide,ITO)电阻膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)组成,周期单元为ITO-PET-ITO三明治结构,通过表面电流和等效电路模型分析了结构单元的吸波机理。仿真结果表明,电磁波正入射时超材料在10~21.7 GHz频率范围内吸收率均高于90%,厚度仅为0.066λ_(0)(λ_(0)为最低截止频率对应的波长),结构单元的对称设计使其具有极化不敏感和较好的角度稳定性。将所提出的超材料进行实物加工和测量,实测结果与仿真结果基本吻合。该超材料具有柔性、透明、宽带、极化不敏感等特点,在电磁隐身和雷达吸波等领域具有潜在的应用价值。

摘要：文中提出了一种结构型多尺度超材料吸波体。微观层面,该吸波体的结构单元采用微米级羰基铁粉(CIPs)和多壁碳纳米管(MWCNTs),二者可有效提升吸波体的介电损耗及磁损耗特性;宏观层面,吸波体结构单元顶部为平台型结构,可提升吸波体对电磁波的阻抗匹配特性。仿真结果表明,该超材料吸波体的反射损耗最小值为-18.15 dB,吸收率峰值可达0.98,吸收率超过0.9的频带宽度为5.5 GHz。通过CIPs、MWCNTs以及吸波体宏观结构的协同作用,该吸波体可实现高效宽带吸收特性。

摘要：超材料吸波体的吸波性能会受到电磁波入射角度的影响,角度不敏感的吸波材料设计一直是吸波材料设计的难点之一.本文基于等效介质原理设计了一种宽入射角超材料吸波体.超材料吸波体单元由竖直放置在理想导体(PEC)上的双面开口谐振环组成,谐振环开口处加载集总电阻R和集总电容C,其中电阻R用于调控超材料的等效电磁参数,电容C用于调控超材料的谐振频率和实现单元小型化.当TE波(横电波,电场方向与入射面垂直的平面电磁波)照射时,电阻R=4000 W, C=1.5 pF,在1.59 GHz处,本文设计的宽角超材料吸波体实现了70°内90%以上的吸波率,当入射角度达到75°,也仍然有85%以上的吸波率,并且基于等效介质原理的理论分析结果和仿真结果及测量结果都基本符合;当TM波(横磁波,磁场方向与入射面垂直的平面电磁波)照射时,电阻R=1200 W, C=1.5 pF,此时需将超材料单元旋转90°,在1.59 GHz处,本文设计的宽角超材料吸波体实现了70°内90%以上的吸波率,当入射角度达到75°,也仍然有85%以上的吸波率.测试结果基本与仿真结果符合.此外,当电容C发生改变而其余参数不改变时,本文设计的超材料吸波体在新的谐振频率处仍然具有同样的宽角吸波性能,具有宽频带的工作特性.