電磁超材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電磁材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種可用于無線電能量傳輸系統(tǒng)W 及電磁防護(hù)等領(lǐng)域的具有磁導(dǎo)率近零的，且同時(shí)具有低頻磁場吸收和對高頻電磁波透明的 電磁超材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 電磁福射的危害設(shè)及范圍越來越廣，已經(jīng)受到人們的極大關(guān)注。隨著各種無線電 能傳輸設(shè)備如，穿戴無線設(shè)備、無線充電器件等的不斷普及，運(yùn)些系統(tǒng)中存在的大電流引起 的強(qiáng)磁場及各種諧波會(huì)對環(huán)境及人體產(chǎn)生一定的電磁危害，同時(shí)為了通信又要求高頻信號(hào) 的楊通。因此，需要設(shè)計(jì)一種先進(jìn)功能材料來實(shí)現(xiàn)對低頻磁場及各種諧波的電磁福射吸收， 減小其危害，同時(shí)又在高頻透明的雙向電磁材料。
[0003] 而吸波材料通常是指一種能夠有效吸收入射電磁波使其能量衰減的一類材料，諸 如科克化OCh)分形結(jié)構(gòu)和希爾伯特化Hbed)制成的超材料，它通過材料的各種不同損耗 機(jī)制，將入射電磁波轉(zhuǎn)化成熱能或者是其他形式的能量而達(dá)到吸波的目的；而傳統(tǒng)的低頻 吸波材料主要采用鐵氧體，它具有吸收率較高的特點(diǎn)，但存在吸收頻帶窄，厚度較厚、密度 大，易碎且價(jià)格較高等缺點(diǎn)。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中也存在著具有某種電磁透明的超材料，諸如中國專利號(hào)為： 2011100618744所示的"一種電磁透明的超材料"，其基本原理是在基體材料上設(shè)置有若干 個(gè)金屬分支，通過此金屬分支構(gòu)成某種二維電路，W此實(shí)現(xiàn)對電磁的透明作用，而通過該專 利可知，此專利所示的材料分支結(jié)構(gòu)極其多，且本身其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而對其對電磁透明的同時(shí) 不具有對低頻吸收的功能，具有功能單一的缺陷。再諸如中國專利號(hào)為:2011100618513所 示的"一種電磁透明的超材料"，其基本原理同樣是在基體材料上設(shè)置相應(yīng)的若干個(gè)二維和 =維金屬分支，構(gòu)成相應(yīng)的微電路，W此實(shí)現(xiàn)對電磁的透明作用，通過該專利可知，此專利 同樣具有功能單一、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷。
[0005] 因此如果能夠設(shè)計(jì)出一種既能對低頻磁場吸收和對高頻電磁波透明的電磁超材 料，將會(huì)更加適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展需要，并可在無線電能量傳輸系統(tǒng)W及電磁防護(hù)等領(lǐng)域 發(fā)揮重大的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，適應(yīng)現(xiàn)實(shí)需要，提供一種可用于無 線電能量傳輸系統(tǒng)W及電磁防護(hù)等領(lǐng)域，具有磁導(dǎo)率近零的，且同時(shí)具有低頻磁場吸收和 對高頻電磁波透明的電磁超材料。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：
[000引本專利的實(shí)用新型人對具有低頻吸波功能的科克化och)分形結(jié)構(gòu)和希爾伯特 化Ubert)分形結(jié)構(gòu)經(jīng)過長期的研究，設(shè)計(jì)了一種電磁超材料，它包括基底材料;在所述基 底材料的上下兩個(gè)表面的至少一個(gè)表面上設(shè)有分形結(jié)構(gòu)層，所述分形結(jié)構(gòu)層包括設(shè)置于所 述基底材料表面上的環(huán)形的金屬線和分形結(jié)構(gòu)的金屬線;所述分形結(jié)構(gòu)的金屬線位于所述 環(huán)形的金屬線內(nèi)部，并被所述環(huán)形的金屬線包圍。
[0009] 優(yōu)選的，在所述基底材料的上下兩個(gè)表面上均設(shè)有所述分形結(jié)構(gòu)層。
[0010] 優(yōu)選的，所述分形結(jié)構(gòu)的金屬線的最外側(cè)與所述環(huán)形的金屬線之間的最短距離為 1 .Omm ~3. Omnic
[0011] 優(yōu)選的，所述分形結(jié)構(gòu)的金屬線的最外側(cè)與所述環(huán)形的金屬線之間的最短距離為 1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm或3.0mm。
[0012]優(yōu)選的，所述基底材料為由聚四氣乙締(FR4)制成的PCB板;所述環(huán)形的金屬線和 分形結(jié)構(gòu)的金屬線均由銅制成。
[0013] 優(yōu)選的，所述PCB板為柔性PCB板。
[0014] 優(yōu)選的，所述環(huán)形的金屬線和分形結(jié)構(gòu)的金屬線通過刻蝕工藝設(shè)置于所述基底材 料上。
[0015] 優(yōu)選的，所述分形結(jié)構(gòu)為希爾伯特化ilbed)分形結(jié)構(gòu)或科克化och)分形結(jié)構(gòu)。
[0016] 優(yōu)選的，所述環(huán)形為圓環(huán)形或正N邊形;所述N為大于等于四的正整數(shù)。
[0017] 優(yōu)選的，所述環(huán)形為正四邊形或正六邊形或正八邊形或正十二邊形。
[0018] 本實(shí)用新型的有益效果在于：
[0019] 1.本實(shí)用新型的電磁超材料通過具有磁導(dǎo)率近零的分形結(jié)構(gòu)的分形結(jié)構(gòu)的金屬 線來實(shí)現(xiàn)低頻吸波的特性，而通過環(huán)形結(jié)構(gòu)的環(huán)形的金屬線來實(shí)現(xiàn)高頻透明的作用，在應(yīng) 用中可實(shí)現(xiàn)對低頻磁場及各種諧波的電磁福射吸收，并減小其對周圍設(shè)備或人員的危害， 同時(shí)又具有高頻透明的雙向電磁材料的特性;也即具有夠?qū)崿F(xiàn)對低頻磁場的吸收和對高頻 電磁場的透明雙重作用的功能，使得本實(shí)用新型的電磁超材料可用于無線電能量傳輸系統(tǒng) W及電磁防護(hù)等領(lǐng)域。
[0020] 2.本實(shí)用新型的電磁超材料不完全由金屬制作，因此本電磁超材料具有重量輕等 優(yōu)點(diǎn)，而本設(shè)計(jì)通過環(huán)形結(jié)構(gòu)與分形結(jié)構(gòu)的結(jié)合使其具有頻率選擇特性、寬角特性和對電 磁波極化不敏感特性等優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0021] 圖1為頻率可調(diào)的具有低頻吸波功能的希爾伯特化Hbed)分形結(jié)構(gòu)之一示意圖；
[0022] 圖2為頻率可調(diào)的具有低頻吸波功能的希爾伯特化Hbed)分形結(jié)構(gòu)之二示意圖；
[0023] 圖3為頻率可調(diào)的具有低頻吸波功能的科克化OCh)分形結(jié)構(gòu)之一示意圖；
[0024] 圖4為頻率可調(diào)的具有低頻吸波功能的科克化OCh)分形結(jié)構(gòu)之二示意圖；
[0025] 圖5為本實(shí)用新型的電磁超材料結(jié)構(gòu)之一示意圖；
[0026] 圖6為本實(shí)用新型的電磁超材料結(jié)構(gòu)之二示意圖；
[0027] 圖7為本實(shí)用新型的電磁超材料結(jié)構(gòu)之S示意圖；
[0028] 圖8為本實(shí)用新型的電磁超材料剖面狀態(tài)主要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖9為本實(shí)用新型中應(yīng)用的希爾伯特化Hbed)分形結(jié)構(gòu)具體尺寸示意圖；
[0030] 圖10為本實(shí)用新型中應(yīng)用的科克化OCh)分形結(jié)構(gòu)具體尺寸示意圖；
[0031] 圖11為本實(shí)用新型中應(yīng)用的為環(huán)形的金屬線具體尺寸示意圖；
[0032] 圖12為本實(shí)用新型中應(yīng)用的為四邊形的金屬線具體尺寸示意圖；
[0033] 圖13為