發(fā)布時(shí)間：2018-07-10 09:30

  本文選題：吸波材料 + 超材料��； 參考：《國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：電磁吸波材料由于其在軍事和民用方面都有著十分廣泛的應(yīng)用前景,長(zhǎng)期以來(lái)受到世界各國(guó)研究者的關(guān)注。隨著材料制備水平以及微觀結(jié)構(gòu)表征能力的不斷改進(jìn)與提高,傳統(tǒng)材料吸波性能的提升難度越來(lái)越大。近年來(lái)出現(xiàn)的超材料由于其不同尋常的電磁響應(yīng)特性得到了快速的發(fā)展,是當(dāng)前國(guó)際學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)和前沿。它的出現(xiàn)使得人們能夠從宏觀尺度層面上設(shè)計(jì)和控制材料的電磁響應(yīng)特性,極大地拓展了電磁吸波材料的發(fā)展空間。本論文緊緊圍繞超材料奇異的電磁響應(yīng)特性及其可人為設(shè)計(jì)的特點(diǎn),對(duì)其在電磁吸波材料應(yīng)用中的物理機(jī)制、設(shè)計(jì)方法以及工作帶寬拓展等重要基礎(chǔ)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的理論分析、數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論概括如下:1.利用傳輸線等效電路模型研究了在給定反射率閾值的情況下高阻抗表面吸波材料所需電阻片方阻的理論取值范圍,并與Salisbury吸波屏進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)對(duì)于相同的反射率閾值,高阻抗表面吸波材料所需方阻的取值范圍較小,這可為在吸波性能數(shù)值優(yōu)化過(guò)程中電阻片方阻值的初始值范圍設(shè)置提供理論依據(jù)。同時(shí),還推導(dǎo)了適合于基體為任意材料的高阻抗表面吸波材料理論帶寬極限,結(jié)果表明帶寬極限與接地基體的最大磁導(dǎo)率以及厚度成正比,而磁導(dǎo)率的頻散特性是決定著實(shí)際工作帶寬能否達(dá)到該最大理論帶寬的關(guān)鍵因素。通過(guò)類比具有寬帶吸波性能電路模擬吸波體的工作機(jī)制,從阻抗匹配的角度提出了利用具有諧振特性的超材料基體來(lái)拓展高阻抗表面吸波材料工作帶寬的思路,設(shè)計(jì)并驗(yàn)證了接地基體中含有直立金屬開(kāi)口環(huán)結(jié)構(gòu)的寬帶高阻抗表面吸波材料。2.通過(guò)腔體共振等效電路模型構(gòu)建了短切線超材料結(jié)構(gòu)組成參數(shù)與吸波性能之間的內(nèi)在關(guān)系。結(jié)果表明吸收頻率由短切線長(zhǎng)度、隔離層的電磁參數(shù)決定,而吸收率與隔離層的厚度、金屬的歐姆損耗以及隔離層的介電損耗相關(guān)。由于等效輸入阻抗的實(shí)部與厚度、歐姆損耗以及介電損耗等因素成單調(diào)函數(shù)關(guān)系,因而對(duì)于其中任意一個(gè)因素,在給定其他因素的情況下,總存在一個(gè)合適的值使得吸收率達(dá)100%,這對(duì)吸波超材料的工程設(shè)計(jì)具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。另外,由于代表?yè)p耗的等效集總電阻位于輸入阻抗的分母中,因而建立的模型合理地解釋了為什么具有很小的損耗超材料就可獲得非常強(qiáng)的吸收。隨后,基于疊加原理提出了采用立體共振結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)二維平面結(jié)構(gòu)超材料實(shí)現(xiàn)寬帶吸波的思路。通過(guò)理論分析由直立短路傳輸線構(gòu)成鋸齒狀立體結(jié)構(gòu)超材料的工作機(jī)理及其吸波特性,表明吸收頻率由短路傳輸線高度決定,且滿足其對(duì)應(yīng)四分之一介質(zhì)波長(zhǎng)等于傳輸線高度的具體關(guān)系,并設(shè)計(jì)和驗(yàn)證了具有高度漸變的鋸齒狀立體結(jié)構(gòu)寬帶吸波超材料。根據(jù)超材料共振尺寸縮放原則,該寬帶吸波超材料結(jié)構(gòu)也適用于包括毫米波、太赫茲、紅外等在內(nèi)的高頻波段。3.通過(guò)數(shù)值仿真手段分析了碳纖維替代超材料中金屬結(jié)構(gòu)單元用于吸收電磁波的可行性,并考察了碳纖維束絲電導(dǎo)率各向異性特點(diǎn)對(duì)超材料吸波性能的影響規(guī)律。隨后,制備了具有單向和十字堆垛交叉結(jié)構(gòu)、多層結(jié)構(gòu)以及立體結(jié)構(gòu)的碳纖維吸波超材料樣品,實(shí)驗(yàn)與數(shù)值仿真結(jié)果表明通過(guò)改變碳纖維在超材料中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可以實(shí)現(xiàn)單極化與任意極化、單帶與多帶以及窄帶與寬帶吸波性能的調(diào)控,充分驗(yàn)證了碳纖維應(yīng)用于超材料吸波的可行性,為碳纖維吸波材料的發(fā)展提供了一個(gè)全新的思路。
[Abstract]:In this paper , the theoretical analysis , numerical simulation and experimental verification of high impedance surface wave absorbing material with high impedance are studied .
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB34

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 孔延梅;;光子超材料的神奇世界[J];光機(jī)電信息;2009年09期

2 陳宇方;周永江;斯永敏;程海峰;;可電調(diào)諧超材料研究[J];功能材料;2012年04期

3 王總;朱文君;唐玲;;超材料技術(shù)發(fā)展概覽[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2012年07期

4 樹(shù)華;;可以用光進(jìn)行控制的超材料[J];物理;2012年12期

5 ;歡迎來(lái)到“超材料”世界[J];功能材料信息;2013年Z1期

6 ;美用超材料設(shè)計(jì)首個(gè)使光彎曲的計(jì)算器[J];金屬功能材料;2014年01期

7 周卓輝;黃大慶;劉曉來(lái);牟維琦;康飛宇;;超材料在寬頻微波衰減吸收材料中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];材料工程;2014年05期

8 馮瑞華;;超材料研究文獻(xiàn)計(jì)量分析[J];材料導(dǎo)報(bào);2009年07期

9 劉冶;李竹影;張旺洲;孫禹宏;;組合型電磁隱身斗篷的超材料設(shè)計(jì)與仿真[J];功能材料;2013年15期

10 徐含樂(lè);祝小平;周洲;胡楚鋒;;基于雙向耦合補(bǔ)償?shù)某牧蟼鬏?反射法[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2014年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 胡更開(kāi);;電磁/聲波超材料及對(duì)波傳播控制的理論與實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 蔡小兵;胡更開(kāi);;超材料性質(zhì)及功能的實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

3 沈曉鵬;崔鐵軍;葉建祥;;雙波段超材料吸收器[A];2011年全國(guó)微波毫米波會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2011年

4 劉亞鋒;周蕭明;胡更開(kāi);;彎曲波在薄板超材料中的傳播特性研究[A];北京力學(xué)會(huì)第18屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

5 周蕭明;胡更開(kāi);;聲波超材料超分辨成像的理論與實(shí)驗(yàn)研究[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

6 高東寶;曾新吾;;一維Helmholtz腔超材料聲透射特性研究[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)第九屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 丁勁;鄧元宸;葛歡;范理;張淑儀;張輝;;負(fù)模量超材料的傳輸系數(shù)研究[A];中國(guó)聲學(xué)學(xué)會(huì)第十屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2013年

8 胡更開(kāi);;電磁/聲波超材料及波傳播控制[A];第五屆全國(guó)強(qiáng)動(dòng)載效應(yīng)及防護(hù)學(xué)術(shù)會(huì)議暨復(fù)雜介質(zhì)/結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為創(chuàng)新研究群體學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

9 劉曉寧;陳毅;胡更開(kāi);;二維手性點(diǎn)陣材料及其在彈性波超材料設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

10 周蕭明;胡更開(kāi);;聲波超材料引起的聲波透明現(xiàn)象研究[A];慶祝中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)成立50周年暨中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)’2007論文摘要集（下）[C];2007年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 劉霞;新型超材料可提高無(wú)線充電效率[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

2 本報(bào)記者 安自能;深圳超材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立打造千億產(chǎn)值“航母”[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2011年

3 記者 崔霞;打造千億產(chǎn)值超材料產(chǎn)業(yè)“航母”[N];深圳商報(bào);2011年

4 記者 王劍鋒　見(jiàn)習(xí)記者 張尉心;首條超材料研發(fā)中試產(chǎn)線落戶龍崗[N];深圳特區(qū)報(bào);2011年

5 記者 甘霖　楊婧如;全球首條超材料生產(chǎn)線投產(chǎn)[N];深圳特區(qū)報(bào);2012年

6 記者 崔霞　畢國(guó)學(xué);全球首條超材料生產(chǎn)線在深投產(chǎn)[N];深圳商報(bào);2012年

7 本報(bào)記者 滕繼濮;超材料：我們另類的超級(jí)創(chuàng)造[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

8 本報(bào)記者 劉霞;歡迎來(lái)到“超材料”世界[N];科技日?qǐng)?bào);2013年

9 實(shí)習(xí)記者 劉燕廬;像烏賊一樣變色的超材料即將出現(xiàn)[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

10 策劃 本報(bào)記者 陳偉華 孫維鋒 采寫 本報(bào)記者 孫維鋒;“超材料”駕到 “隱身”不是夢(mèng)[N];東莞日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 鐘靖平;多頻電磁超材料關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2013年

2 宋坤;光學(xué)超材料與手性超材料的電磁特性研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2014年

3 武立華;電磁超材料非線性特性理論研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

4 董焱章;貼片型左手超材料的傳輸性能分析和構(gòu)型設(shè)計(jì)優(yōu)化[D];大連理工大學(xué);2013年

5 陳曦;超材料的電磁特性與應(yīng)用研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

6 王國(guó)棟;電磁超材料的設(shè)計(jì)及其吸波性能的研究[D];華中科技大學(xué);2014年

7 龔伯儀;光學(xué)超材料結(jié)構(gòu)單元設(shè)計(jì)及其性能研究[D];西北工業(yè)大學(xué);2014年

8 吳小雨;電磁超材料低散射特性研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所）;2015年

9 李佩;聲波薄板超材料理論及應(yīng)用研究[D];北京理工大學(xué);2014年

10 龐永強(qiáng);電磁吸波超材料理論與設(shè)計(jì)研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙思聰;人工超材料光傳輸特性的研究[D];電子科技大學(xué);2013年

2 伍法美;超材料電磁響應(yīng)非線性及計(jì)算機(jī)仿真方法研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

3 尚方;超材料反射場(chǎng)特性分析及應(yīng)用[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 杜愛(ài)靜;基于超材料散射相消原理實(shí)現(xiàn)電磁目標(biāo)隱身及透明的研究[D];蘭州大學(xué);2013年

5 白陽(yáng);基于漲落耗散理論的電磁超材料近場(chǎng)熱輻射特性[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

6 張雷;可見(jiàn)光超材料光鑷[D];大連理工大學(xué);2014年

7 張強(qiáng);超材料二聚體的電磁特性及光學(xué)微操控[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

8 宋錦章;光學(xué)與聲學(xué)超材料器件的吸收與散射[D];蘇州大學(xué);2014年

9 吳夏;電磁超材料參數(shù)特性及其非線性擬合研究[D];南昌航空大學(xué);2014年

10 徐先臣;聲波超材料設(shè)計(jì)與應(yīng)用機(jī)理探索[D];北京理工大學(xué);2015年

，

本文編號(hào)：2112946