多层级异质异构吸波超材料功能化设计及熔融沉积3D打印

来源：机械工程学报杂志2024年第3期北京时间：

作者：杨贞, 梁庆宣, 段玉冰, 刘攀, 王昕, 李涤尘

单位：西安交通大学机械工程学院 西安 710049

摘要：针对吸波材料向工程应用方向发展需具备轻质和宽带吸波的关键需求,提出了一种有损谐振结构和功能化介质层调控的多层级复合异质异构吸波超材料,通过对介质层进行仿生结构化设计实现吸波超材料轻量化和宽带吸波性能。将热塑性聚合物材料和银铜合金复合制备了特定电导率的复合材料, 通过优化银铜合金重量比和复合材料的打印工艺实现了谐振结构电导率的精确控制。基于此,设计了两层有损谐振结构层来调控宽带阻抗匹配和欧姆损耗,利用双材料熔融沉积 3D 打印工艺实现了多层级异质异构吸波超材料的可控制备。所制备的吸波超材料等效密度为 0.3 g/cm3,电磁性能测试结果表明在垂直入射条件下,吸波超材料在 3.8~19.24 GHz 频段实现了高效吸波性能。同时,电磁波在横电波(Transverse electric, TE)和横磁波(Transverse magnetic, TM)模式下、入射角在 50°范围内时,吸波超材料都具有良好的宽带吸波性能。这种多层级异质异构吸波超材料的设计和制造方法为推动吸波材料向工程应用化方向发展提供了技术支撑。

关键词：多层级,异质异构,吸波,超材料,3D打印；