微波吸收材料是一類將入射電磁波吸收或衰減的功能材料,在軍用屏蔽、隱身技術(shù)以及電子設(shè)備抗電磁干擾等領(lǐng)域都有著廣泛應(yīng)用。隨著通信技術(shù)的發(fā)展,電子器件趨于小型化、集成化,各種設(shè)備的海量連接以及多元化電磁波發(fā)射源增多使得周圍的電磁環(huán)境日益復(fù)雜,將引起更嚴(yán)重的電磁干擾問題。傳統(tǒng)的吸波材料已經(jīng)很難滿足“超薄、超輕、寬頻帶、強吸收”的吸波高要求。而超材料吸波體是人工設(shè)計的亞波長結(jié)構(gòu),能夠在薄的厚度下實現(xiàn)寬頻強吸收,具有設(shè)計靈活,吸收機制多樣的特點,可極大的改善傳統(tǒng)材料的諸多缺陷。本文根據(jù)超材料設(shè)計理念,以手性螺旋為超材料結(jié)構(gòu)單元,通過合理的周期排布、結(jié)構(gòu)嵌套、與磁性吸波材料復(fù)合的等方法,設(shè)計了三款性能優(yōu)異的超材料吸波體,具體的工作內(nèi)容如下:（1）利用金屬螺旋結(jié)構(gòu)以及手性超材料特性,設(shè)計和制備了同軸嵌套的“螺旋超材料吸波器”,其具有寬頻帶、極化不敏感性和廣角吸收的特點。通過改變周期陣列、螺旋直徑以及嵌套類型,靈活地調(diào)控吸收帶寬、峰位置和峰強度。實驗證實了在8～40 GHz范圍內(nèi),小于-10 dB的吸收帶寬最高可達(dá)27.68 GHz,并在極化角（0°～315°）和入射角（35°～70°）范圍內(nèi)表現(xiàn)出不敏... 

【文章來源】：浙江師范大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：100 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

左旋和右旋組成的多螺旋結(jié)構(gòu)示意圖，(a)雙螺旋，(b)三螺旋，(c)四螺旋

第一章緒論3圖1.1左旋和右旋組成的多螺旋結(jié)構(gòu)示意圖，(a)雙螺旋，(b)三螺旋，(c)四螺旋。1.2.2.1三維手性超材料就電磁響應(yīng)而言，手性材料的特征在于沿著相同方向的電場和磁場之間的交叉耦合。并且電磁波傳播遵循以下關(guān)系：（1.2）（1.3）手征參數(shù)用κ表示，m是整數(shù)，d為材料的厚度，k0表示波矢，t+和t-分別是右旋光和左旋光的透射系數(shù)。（1.2）和（1.3）式分別是κ的虛部與對于左旋光和右旋光的透射系數(shù)差異和κ的實部與相位差之間的關(guān)系。并且手性材料在磁場或電場中形成單一的共振，就可以實現(xiàn)負(fù)折射率。早在2001年，Smith等人[9]設(shè)計了玻璃纖維電路板上方形銅開口環(huán)諧振器組成的左手材料（LHM），實現(xiàn)了負(fù)的折射率，如圖1.2a所示，這也是三維結(jié)構(gòu)的超材料第一次實現(xiàn)了負(fù)折射率。在此基礎(chǔ)上，Pendry教授等人[4]利用手性理念設(shè)計三維超材料，在2004年提出了瑞士卷結(jié)構(gòu)（Swissrollstructure），螺旋之間形成電感以及內(nèi)層和外層之間形成電容，可同時實現(xiàn)電共振和磁共振，證明了強的手性可以實現(xiàn)負(fù)折射率，如圖1.2b所示。圖1.2（a）典型的開口諧振環(huán)加線陣列左手材料，（b）瑞士卷結(jié)構(gòu)。

第一章緒論42005年，JeffreyChiWaiLee等人[10]將三維手性螺旋結(jié)構(gòu)排列在六角形晶格中，描述了螺旋形周期性陣列的能帶結(jié)構(gòu)和傳輸特性，圖1.3所示。在2008年，JasonValentine等人[11]制備了3D漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)超材料，具有高達(dá)3.5的品質(zhì)因數(shù)，在1.775μm光譜范圍內(nèi)都有負(fù)折射率，圖1.4所示。圖1.3螺旋結(jié)構(gòu)及其布里淵區(qū)的示意圖圖1.4三維漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)超材料在2009年，Wang等人[12]設(shè)計了三維手性各項同性SRR結(jié)構(gòu)（圖1.5），基板兩側(cè)耦合開環(huán)諧振器（SRR）的電場與磁場之間形成很強的交叉耦合，證實了手性超材料（CM）中強大的手性可實現(xiàn)負(fù)折射率。在2010年，劉娜博士和HaraladGiessen教授[13]制備了堆疊式的開口環(huán)諧振器和漁網(wǎng)超材料，如圖1.6所示。扭曲色散在材料中發(fā)生了反交叉，證明了高階多電極相互作用的存在，并且手性結(jié)構(gòu)的設(shè)計也為超材料的可調(diào)諧性提供了極大的靈活性。利用類似的螺旋結(jié)構(gòu)，JustynaK.Gansel等人[14]在2012年設(shè)計了金螺旋錐形超材料的寬帶圓偏振器，并通過數(shù)值計算驗證了逐漸減小的金螺旋半徑可以使帶寬增加到1.5倍以上，如圖1.7所示。手性超材料可以通過特殊的手性金屬結(jié)構(gòu)而不是使用天然存在的手性材料來顯著增強電磁耦合。迄今為止，制備三維手性超材料仍是一項艱巨的任務(wù)，現(xiàn)已提出許多不同的結(jié)構(gòu)和制造方法，但大多數(shù)的研究主要集中在光波段，而微波

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]《國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》[J]. 本刊編輯部.  職業(yè)技術(shù)教育. 2017(03)
[2]手性超材料的設(shè)計、電磁特性及應(yīng)用[J]. 徐新龍,黃媛媛,姚澤瀚,王倩,宇磊磊.  西北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(01)



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