提出了一種寬頻帶可調(diào)諧雷達(dá)吸波材料,并分析了電磁-熱能轉(zhuǎn)換機(jī)制。在襯底表面添加一層薄而高介電的偏壓層,通過施加外加偏壓改變石墨烯的化學(xué)勢(shì),從而實(shí)現(xiàn)了GHz頻段吸波性能的動(dòng)態(tài)調(diào)控。計(jì)算結(jié)果表明,沒有外加偏壓作用時(shí),在7.8～21.2 GHz頻率范圍內(nèi)的吸收率大于90%,提高外加偏壓可使吸收峰移向低頻移動(dòng);功率為0.5 W的電磁波垂直入射時(shí),諧振頻點(diǎn)處由于電磁損耗使石墨烯表面溫度升高至71℃。該吸波材料兼具了寬帶吸波與可調(diào)諧特性,有望在RCS縮減、自適應(yīng)隱身等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。 

【文章來源】：電子元件與材料. 2020,39(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

寬頻帶可調(diào)諧吸波材料單元設(shè)計(jì)

為了獲得寬帶吸波的效果,利用CST微波工作室對(duì)周期結(jié)構(gòu)單元進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化過程中設(shè)置μc=0.213 eV,T=300 K,τ=1×10-12s,入射電磁波沿-z軸垂直入射。最終得到的結(jié)構(gòu)參數(shù)為:W1=0.05 mm,W2=2 mm,P=9 mm,L=8 mm,H1=1 μm,吸收材料總厚度H=3 mm(H=H1+H2,其中,H1為偏壓層厚度,H2為襯底厚度)。吸波材料的S參數(shù)和吸收率如圖2,從圖中可以看出,吸波材料在9.3 GHz和18.6 GHz處分別有一個(gè)吸收峰,在7.8～21.21 GHz之間的吸收率大于90%,具有寬帶吸波的特性。2 結(jié)果與討論

吸波材料將電磁能轉(zhuǎn)換為熱能,從而達(dá)到吸收電磁波的目的,然而,長(zhǎng)期以來人們對(duì)石墨烯作為電磁調(diào)控功能層時(shí)電磁熱能的轉(zhuǎn)換還沒有進(jìn)行直觀的研究。因此,本文利用CST軟件的多物理場(chǎng)耦合功能,計(jì)算了電磁波垂直入射時(shí)諧振頻點(diǎn)(9.3 GHz)石墨烯阻抗膜中的表面電流分布、電磁損耗分布及溫度分布,進(jìn)一步明確了以石墨烯作為電磁調(diào)控功能層時(shí)吸波材料的能量轉(zhuǎn)換機(jī)制。圖4 阻抗膜線長(zhǎng)對(duì)S參數(shù)的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]電磁防護(hù)超材料在國(guó)防領(lǐng)域中的應(yīng)用與前景展望[J]. 李寶毅,趙亞娟,王蓬,周必成,張澤奎.  電子元件與材料. 2019(05)



本文編號(hào)：3358060