基于石墨烯的宽频带可调谐雷达吸波材料研究
发布时间：2021-08-23 14:41
提出了一种宽频带可调谐雷达吸波材料,并分析了电磁-热能转换机制。在衬底表面添加一层薄而高介电的偏压层,通过施加外加偏压改变石墨烯的化学势,从而实现了GHz频段吸波性能的动态调控。计算结果表明,没有外加偏压作用时,在7.8～21.2 GHz频率范围内的吸收率大于90%,提高外加偏压可使吸收峰移向低频移动;功率为0.5 W的电磁波垂直入射时,谐振频点处由于电磁损耗使石墨烯表面温度升高至71℃。该吸波材料兼具了宽带吸波与可调谐特性,有望在RCS缩减、自适应隐身等领域发挥重要作用。
【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(06)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
宽频带可调谐吸波材料单元设计
为了获得宽带吸波的效果,利用CST微波工作室对周期结构单元进行优化设计。优化过程中设置μc=0.213 eV,T=300 K,τ=1×10-12s,入射电磁波沿-z轴垂直入射。最终得到的结构参数为:W1=0.05 mm,W2=2 mm,P=9 mm,L=8 mm,H1=1 μm,吸收材料总厚度H=3 mm(H=H1+H2,其中,H1为偏压层厚度,H2为衬底厚度)。吸波材料的S参数和吸收率如图2,从图中可以看出,吸波材料在9.3 GHz和18.6 GHz处分别有一个吸收峰,在7.8～21.21 GHz之间的吸收率大于90%,具有宽带吸波的特性。2 结果与讨论
吸波材料将电磁能转换为热能,从而达到吸收电磁波的目的,然而,长期以来人们对石墨烯作为电磁调控功能层时电磁热能的转换还没有进行直观的研究。因此,本文利用CST软件的多物理场耦合功能,计算了电磁波垂直入射时谐振频点(9.3 GHz)石墨烯阻抗膜中的表面电流分布、电磁损耗分布及温度分布,进一步明确了以石墨烯作为电磁调控功能层时吸波材料的能量转换机制。图4 阻抗膜线长对S参数的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁防护超材料在国防领域中的应用与前景展望[J]. 李宝毅,赵亚娟,王蓬,周必成,张泽奎. 电子元件与材料. 2019(05)
本文编号：3358060
【文章来源】：电子元件与材料. 2020,39(06)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
宽频带可调谐吸波材料单元设计
为了获得宽带吸波的效果,利用CST微波工作室对周期结构单元进行优化设计。优化过程中设置μc=0.213 eV,T=300 K,τ=1×10-12s,入射电磁波沿-z轴垂直入射。最终得到的结构参数为:W1=0.05 mm,W2=2 mm,P=9 mm,L=8 mm,H1=1 μm,吸收材料总厚度H=3 mm(H=H1+H2,其中,H1为偏压层厚度,H2为衬底厚度)。吸波材料的S参数和吸收率如图2,从图中可以看出,吸波材料在9.3 GHz和18.6 GHz处分别有一个吸收峰,在7.8～21.21 GHz之间的吸收率大于90%,具有宽带吸波的特性。2 结果与讨论
吸波材料将电磁能转换为热能,从而达到吸收电磁波的目的,然而,长期以来人们对石墨烯作为电磁调控功能层时电磁热能的转换还没有进行直观的研究。因此,本文利用CST软件的多物理场耦合功能,计算了电磁波垂直入射时谐振频点(9.3 GHz)石墨烯阻抗膜中的表面电流分布、电磁损耗分布及温度分布,进一步明确了以石墨烯作为电磁调控功能层时吸波材料的能量转换机制。图4 阻抗膜线长对S参数的影响
【参考文献】：
期刊论文
[1]电磁防护超材料在国防领域中的应用与前景展望[J]. 李宝毅,赵亚娟,王蓬,周必成,张泽奎. 电子元件与材料. 2019(05)
本文编号：3358060
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