W/VO_2周期性纳米盘阵列可调中红外宽频吸收器

为了实现对3～5μm中红外光的完美吸收,仿真设计了一种基于W/VO2周期性纳米盘阵列的可调中红外宽频吸收器,利用时域有限差分法模拟计算了结构参数对吸收器性能的影响.在最佳结构参数条件下,吸收器表现出偏振无关和广角吸收的特性,在3.1～3.6μm范围内吸收率达99%以上,峰值吸收率为99.99%.低温时入射光的磁场被束缚在各单元VO2介质层的中心并得到完美吸收;高温时VO2发生相变表现为金属相,抑制吸收,高低温的吸收率差值可达78.8%.该吸收器有效弥补了传统吸收器吸收频带窄、吸收率不可调的缺陷,对中红外光电器件的应用有参考价值.

多层吸波体的设计、制备及其广角宽频吸收特性

3D打印技术为微波吸收结构提供了多尺度、多材料和多维度制造能力,可以充分发挥材料损耗和结构损耗相结合的优势。本文利用FeSiAl-MoS_(2)-石墨烯(GN)/聚乳酸(PLA)复合线材制备了一种三层周期性十字交叉微波吸收结构,研究了各层材料组合和单元结构几何参数对复杂结构吸波性能的影响。仿真和实验结果表明:当介质层、吸收层和匹配层三层材料的石墨烯含量依次为0wt%、5wt%和4wt%时,吸波体的有效吸收带宽(EAB,反射损耗R_(L)≤-10 dB)为12.7 GHz。同时当横电波(TE极化波)和横磁波(TM极化波)的入射角度分别小于40°和70°时,EAB均大于10 GHz。实验结果与仿真结果基本一致,本文为广角、宽频吸波体的设计和制造提供了理论和应用基础。

耐HPM辐照宽频吸波超材料的设计与实现

针对高功率电磁脉冲对电子元器件、组件、系统等的强电磁干扰问题,借助超材料强谐振损耗特性和接地层反射特性,设计了一种耐高功率微波(HPM)辐照的宽频吸波超材料。该超材料在X波段反射率达到-12 dB,具有93%以上的吸收效率,并且在电场为20 kV/m、脉宽为1 000 ns、重复频率为10 Hz的强电磁环境条件下单次辐照50 s后,材料温度基本未上升,吸波性能保持不变,无损伤发生,说明宽频吸波超材料在HPM辐照下性能稳定。宽频吸波超材料可有效保护载体平台上的其他电子设备,解决在高功率电磁脉冲辐照下的强电磁干扰问题,提高电子系统的强电磁防护能力。

多层复合蜂窝芯结构优化设计及其宽带吸波性能研究

多层蜂窝结构因其优异的吸波性能和高强度结构近来受到广泛关注。本文针对传统多层蜂窝界面处电磁不连续以及浸渍工艺自身精度低等问题,通过3D打印技术制备了一种具有宽频电磁波吸收能力的轻质三层梯度蜂窝结构。中层渐变壁厚蜂窝极大地减少了层与层之间的界面反射,该结构在2.92 GHz~18 GHz内实现反射损耗低于-10 dB,-10 dB相对吸波带宽为144%,且密度仅为0.292 g/cm^(3)。仿真和实验证明了均匀壁厚蜂窝结构与渐变壁厚蜂窝结构的复合设计可以实现界面的电磁连续性,有效改善了阻抗匹配,并提升了电磁波损耗能力,实现了宽频吸收效果。

听力正常学龄前儿童宽频声导抗测试声能吸收率的研究

目的分析外中耳正常学龄前儿童宽频声导抗测试声能吸收率(wideband absorbance,WBA)特点。方法选取听力正常学龄前儿童602例(1015耳,年龄2~7岁,平均4.39岁),其中男325例,女277例,根据年龄将所有受试儿童分为5组,2岁组男25例,女18例;3岁组男75例,女83例;4岁组男131例,女93例;5岁组男74例,女70例;6岁组男18例,女15例;对所有受试儿童进行环境压力0 daPa下和峰压下WBA测试,比较各组结果。结果各年龄组儿童在外耳道压力为0 daPa和峰压时,均表现为中低频(226~4000 Hz)时WBA随频率增大而增大,4490 Hz处达最大,之后随频率增大WBA逐渐减小。两种压力下,2岁组、3岁组、4岁组在1000 Hz以下频率WBA低于5岁组和6岁组(P<0.05),在1000 Hz及以上频率各年龄组间WBA差异无统计学意义(P>0.05)。各年龄组儿童在226~1000 Hz外耳道压力为0 daPa时WBA明显小于峰压时,4000~8000 Hz则大于峰压时(均为P<0.05),2000 Hz处两种压力下WBA差异无统计学意义(P>0.05)。不同性别受试者WBA在中低频(226~2000 Hz)差异显著,两种测试压力下,男童WBA均稍高于女童(P<0.05);左右耳WBA无差异。结论听力正常学龄前儿童WBA频率-吸收率曲线为不对称“M”型;频率、年龄、外耳道不同压力、性别均可影响声能吸收率;耳别对声能吸收率无明显影响。

宽频磁性碳基复合吸波材料的制备及性能研究

目的以可再生的生物质作为碳源,通过添加氯化钠作为活化剂,制备一种具有优良性能的吸波材料。方法用一步热解法制备磁性碳基复合吸波材料,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮吸附比表面与孔径分布仪(BET)、超导量子干涉仪(SQUID)等对其物相、形貌、磁性能等进行表征,用矢量网络分析仪(VNA)测试其电磁参数。结果不同组分的复合材料均具有宽频的微波吸收性能,表现出对生物质用量一定范围内的不敏感特性。生物质用量分别为0.8、1.0、1.5和2.0 g时,制备的不同磁性生物质碳复合材料在填充量(质量分数)为30%时,有效吸收带宽分别达到5.7、6.2、5.8和5.9 GHz。结论吸波性能对生物质用量一定范围内的不敏感特性,可以避免生物质由于产地、季节等的不同对吸波性能造成影响,同时也有利于制备工艺的实际操作,提高了吸波性能实验结果的稳定性。

足月新生儿宽频声导抗能量吸收率初步研究

目的测量普通产科病房足月新生儿宽频声导抗能量吸收率（wideband absorbance，WBA），对比瞬态诱发耳声发射（TEOAE）初筛通过者与未通过者WBA的差异，探讨宽频声导抗（wideband acoustic immittance，WAI）测试在评估新生儿中耳功能中的作用。方法使用Titan听力测试平台，对2014年7～9月在北京协和医院出生并入住普通产科病房且年龄为48～72d,时的足月新生儿进行WAINU试，选取TEOAE初筛通过者124例（193耳）和未通过初筛但通过复筛者41例（55耳），分析不同频率WBA的变化规律及TEOAE初筛通过者与未通过者WBA的差异。结果TEOAE初筛通过组与未通过组WBA均随频率增大呈“两峰两谷”的形态，即在低频（408～840Hz）及3363Hz附近较低，在1296Hz附近及高频（5339～6727Hz）较高。TEOAE初筛通过组在全频范围内WBA均比未通过组高。当外耳道压力处于0 daPa时，2000、4000～6727Hz三个频率TEOAE初筛通过组与未通过组WBA差异具有统计学意义（P〈0．05）；当外耳道处于峰压时，各频率TEOAE初筛通过组与未通过组WBA差异均无统计学意义（P〉0．05）。关于TEOAE初筛通过组与未通过组WBA的差值，除226Hz外的其它频率，当外耳道处于0daPa时比处于峰压时大。结论足月新生儿各频率WBA总体趋势一致，但TEOAE初筛通过组在全频范围内WBA均比未通过组高。当外耳道处于0daPa压力时比处于峰压时TEOAE初筛通过组与未通过组WBA差异更明显，其对评估新生儿中耳功能有一定意义。

人工耳蜗植入患儿的宽频声导抗测试声能吸收率特征分析

目的对比人工耳蜗植入者和非人工耳蜗植入者宽频声导抗测试声能吸收率(wideband absorbance,WBA)的差异,探讨人工耳蜗植入者的宽频声导抗测试声能吸收率的特征。方法选取12例(12耳,男女各6耳)无外中耳疾病史的重度或极重度感音神经性聋行人工耳蜗植入术后一个月的幼儿为实验组,14例(28耳,男女各14耳)无外中耳疾病史的重度或极重度感音神经性聋非人工耳蜗植入幼儿为对照组,分别进行宽频声导抗声能吸收率测试,分析两组结果。结果实验组与对照组之间WBA在低频段(749、1000 Hz)以及高频段(8000 Hz)存在明显差异,实验组的WBA在低频段明显低于对照组,而在高频段高于对照组(P<0.05);对照组在226 Hz男性的WBA明显高于女性,6924 Hz男性的WBA低于女性(均为P<0.05),左右耳之间无统计学差异(P>0.05);实验组在500、749、1000、4896 Hz处,植入耳(右耳)的WBA值低于非植入耳(左耳)(P<0.05),其余频率无明显差异(P>0.05)。结论人工耳蜗植入耳与非植入耳之间WBA存在差异,人工耳蜗植入耳WBA在低频段降低,提示人工耳蜗植入术后中耳系统有改变。

一种基于3D打印技术的结构型宽频吸波超材料

设计了一种三层宽频吸波超材料,其表层和中间层为单元尺寸不同的周期阵列结构,底层为吸波平板结构,优化后的总厚度仅为4.7 mm,并采用三维(3D)打印技术成功制备了该吸波超材料.吸波体反射率测试结果表明,在电磁波垂直入射条件下,宽频吸收峰分别出现在5.3和14.1 GHz,两峰叠加使得其在4-18 GHz频率范围内反射损耗均小于-10 dB.采用S参数反演法计算了每一层的等效电磁参数,并利用多层结构反射率公式推导得出该模型的理论反射率,理论计算结果与实测结果基本一致.通过研究能量损耗、电场分布和磁场分布揭示了吸波机理,分析表明该吸波体的宽频吸收效果源于三层结构产生的吸收带宽叠加.本文提出的吸波超材料具有良好的宽频吸收效果,尤其在低频范围吸波性能较佳,结合3D打印快速成型技术,可获得结构精细的三层吸波超材料,具有重要的实际应用价值和广阔的应用前景.

新型太赫兹波段宽带吸收材料

根据介质材料在太赫兹波下的性质可以制作可调控太赫兹波的特异性器件,研究导电薄膜对太赫兹波的吸收。通过分析硅衬底纳米导电薄膜在太赫兹波下的光学性质,设计材料参数可实现太赫兹波段下的宽频无色散吸收。通过太赫兹时域光谱系统对设计制作的材料进行探究,验证其具有与理论预计中完全一致的宽频无色散吸收效果,达到50%理论上的最大吸收率。

尖锥型结构宽频吸波材料设计

基于吸波材料阻抗匹配的要求,设计了一种尖锥型吸波结构。该吸波结构是由一系列圆锥阵列排布在基板上组成。以尖锥的夹角和在尖锥表面涂覆导电涂层的方阻为参数,利用数值方法分析得到在尖锥夹角为15°、表面方阻为200Ω/sq时,在较宽频带范围内吸波性能优良。利用设计参数制备得到的尖锥型吸波材料的反射率测试结果表明:在设计参数条件下,吸波材料在2~18 GHz频率范围内,反射率低于-10 dB的带宽为14.4GHz,反射率低于-20 dB的带宽为13.3 GHz,最强吸收峰在7 GHz处,吸收峰强度为34.2 dB,尖锥型结构吸波材料具有宽频带强吸波效果。

宽频鼓室图的研究进展

宽频鼓室图是一项新颖的中耳分析技术。由于WBT测试提供的临床信息具有效率高、可靠性和客观性的特点,是评估中耳功能的一种有效的方法。目前尚处在实验研究阶段,在中耳积液、鼓膜穿孔及耳硬化症等中耳病变的诊断上有较高的敏感度。然而,因测试对象、测试方法和测试参数等尚未统一,在临床中尚未广泛应用。

基于集总电阻的“十”字型宽频超材料吸波体仿真和分析

设计了一种三维结构的超材料吸波体,该结构上部由“十”字型基板侧面加载多个方形谐振环组成,底部采用铝板作为反射底板,超材料吸波体厚度为11 mm.数值模拟结果表明,加载集总电阻后,实现了多频谐振吸收向宽频吸收的转变,在5.62 GHz~13.90 GHz频率区间吸收率大于90%,相对带宽达到84.4%;超材料吸波体在横磁波(TM)的模式下具有较好的宽角度吸收特性.S参数反演法计算等效电磁参数结果表明,超材料吸波体在宽频的吸收机制基于良好的阻抗匹配和电磁谐振;结合谐振点的场图,进一步验证了电磁谐振耦合时,能量损耗通过集总电阻的欧姆损耗完成.方形谐振环单独作为谐振结构的仿真结果显示,复合谐振结构的宽频高效吸收是源于各谐振环的相互叠加耦合.

基于电阻膜的双层宽频电磁超材料吸波器仿真及分析

本文设计了一种双层电磁超材料吸波器,该结构由上部的两层ITO/PET电阻膜与PFA介质基板交替叠加组成,底部采用Cu/PET导电膜作为反射底板,超材料吸波器厚度4.375mm。电磁仿真软件计算结果表明,在6.38-21.32GHz频率区间实现了大于90%的吸收率,最大吸收峰值达99.6%,带宽达到14.94GHz,相对带宽高达107.9%。超材料吸波器呈现极化不敏感吸收,兼具较好的宽角度入射吸收特性。结合软件仿真结果,利用场分布图、电阻膜材料损耗特性和叠加结构吸收特性对吸波机理进行了分析,表明电阻膜的稳定阻抗实现了由电磁谐振向电路谐振转变,电磁波能量损耗最终通过电阻膜欧姆损耗实现,其中上下层电阻膜SRF1和SRF2分别作用在高频段和低频段,相互叠加实现了宽频高效的吸收性能。

宽频强吸收阻抗渐变结构设计与制备

复合结构被广泛应用于吸波材料设计,然而,宽频、高效的吸收性能需求给结构材料的研制带来了挑战。本文基于熔融沉积成型3D打印技术,以超导电炭黑(CB)/热塑性聚氨酯(TPU)为原料,设计了一种阻抗渐变的结构型吸波材料。根据多层结构反射率计算公式,结合有限迭代分析方法,构建阻抗渐变结构理论分析模型,推导结构等效电磁参数、输入阻抗、反射率的计算方法。所设计的阻抗渐变结构在2~18 GHz范围内可实现−10 dB的反射损耗,其中,在2.68~18 GHz范围内,达到了−20 dB的强反射损耗。分析阻抗渐变结构的电场、磁场和功率损耗,进一步阐述单元结构的微波吸收机制。实验结果与仿真结果较吻合,本文为宽频、高效的一体化吸波结构设计提供了一种技术途径。

基于电阻膜结构的宽带柔性透明超材料吸波器

研制了一种基于电阻型表面电材料氧化铟锡(ITO)的柔性透明电磁超材料吸波器,中间介质层选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)组合而成,谐振结构和底层反射板由ITO构成。设计的超材料吸波器的吸波率峰值可达0.999,吸波率约为0.9时的频段能够完全覆盖Ku到U波段,相对带宽为136%。同时超材料吸波器会表现出极化不敏感性以及宽角度入射的吸收特性。结合软件仿真与实验结果,利用电场分布图、谐振层结构特性和叠加结构吸收特性对吸收机理进行了分析,表明电阻膜的稳定阻抗实现了电磁波能量的强欧姆损耗,其中上、下层电阻膜结构分别作用在高频段和低频段,二者相互叠加实现了高效的宽频吸收性能。该吸波器在高温环境透明射频器件领域和常规电磁防护方面有潜在应用价值。

水基吸波超材料的研究进展

吸波超材料已经成为国内外电磁隐身和防护领域的研究热点,并取得了一系列重要的研究成果。超材料独有的人工周期性结构能够引发特异的电磁特性,从而满足吸波器件“薄、轻、宽、强”的综合性能要求,其中宽频吸波仍然是超材料吸波器件设计的难点。与传统金属基吸收体相比,水在微波频段特有的频散效应有助于实现水基吸波体在此频率范围内的高效吸收。近年来,宽频水基吸波超材料已经取得了一定的突破,但依旧存在一些问题需进行总结分析。本文综述了近年来水基吸波超材料的重要研究进展,按照吸波介质与结构特性,分类介绍了基于单纯水、水溶液和复合型水基吸波超材料的主要特征,展开说明了水基吸波超材料在微波频段的应用优势,并在此基础上展望了水基吸波超材料多功能化的研究趋势。

具有宽频与可控微波吸收性能的石墨烯空心微球的自组装

用简单高效的两步法制备了一种包覆有四氧化三铁的还原石墨烯空心微球(Air@r GO€Fe_3O_4)。两步法包括油包水乳化技术和高温煅烧技术。Air@r GO€Fe_3O_4空心微球的介电损耗和磁损耗优异,使其具有良好的微波吸收性能。空心微球在石蜡中的添加量为33.3%、厚度为2.8 mm的微球在10 GHz处有最小反射率,为-52 d B,反射率小于-10 d B的频率范围为7.5~14.7 GHz。调节各成分的配比和样品厚度可控制空心微球的吸波性能。随着四氧化三铁含量的提高,微球的最小反射率的峰值位置向高频移动。Air@r GO€Fe_3O_4空心微球有吸收频率范围宽、吸收强度大以及吸波性能可调控等优点,使其成为具有潜在应用价值的高性能吸波材料。

高熵陶瓷:吸波材料设计新策略

微波技术的进步促进了电磁防护技术的发展。吸波材料可以将过剩的电磁辐射以热量形式耗散,因此受到了广泛关注。面对复杂的电磁环境,寻找在1~18 GHz频段内兼具强吸收和宽频吸收性能的吸波材料具有重要意义。目前,吸波材料的设计方法主要包括制备纳米复相材料和掺杂改性。通过将介电损耗型和磁损耗型的材料在纳米尺度复合可以实现两种损耗机制的耦合,但制备工艺复杂、纳米填料分散性难以精确控制、高温热稳定性及抗氧化性差等问题是制约纳米复相材料应用的主要因素。超高温陶瓷具有高温热稳定性及抗氧化性好等优点,但阻抗匹配差使其难以作为吸波材料应用。通过设计和制备含有磁性组元的高熵陶瓷可以使超高温陶瓷材料兼具宽频吸收和强吸收的高效吸波性能。采用高熵设计方法可以同时调节导电性和增强磁损耗能力,为导电性良好的介电型吸波材料提供了调控阻抗匹配的新思路。

MOFs复合衍生法制备Co/Ni/C@CNTs及吸波性能增强研究

采用液相研磨法制取ZIF-67/Ni^(2+)/三聚氰胺复合前驱体,经由高温热解衍生制得Co/Ni/C@CNTs复合物。结果表明,复合物主体为微米级片状多孔碳框架,框架内均匀分布Co、Ni纳米粒子,框架表面存在短碳纳米管。片状石墨化碳框架以及CNTs的存在有利于低填充度下导电网络的构建和导电损耗的增强,Co/C、Ni/C界面结构、碳材料的缺陷等也有助于极化损耗的增强,磁性Co、Ni纳米粒子也提供了磁损耗,改善了阻抗匹配。因此,最佳样品在20%(质量分数)的填充度,1.7 mm厚度下的有效吸收频带宽达5.6 GHz。本研究不仅丰富了MOFs衍生物的结构设计与调控研究,也为碳基吸波材料的轻质宽频研究提供了新思路。