メタマテリアルを用いた電磁波吸収体の作製と評価

使用超材料的电磁波吸收器的制造和评估

基本信息

批准号：
09J02415
负责人：
堺健司
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Doshisha University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

電磁波吸収体は,無線通信機器が使用される環境で通信障害などの問題を解決する重要なデバイスである。無線通信機器が数GHz～数十GHzの電磁波を使用し,使用周波数の変化も激しいため,高周波化,周波数の変化に対応した電磁波吸収体が求められている。また,実用化を考えると低コスト化,量産可能なことも重要となる。電磁波の吸収は,吸収体材料の複素比透磁率と複素比誘電率により決定されるが,本研究ではこれらの値を人工的に制御でき,しかも汎用材料のみで構成可能なメタマテリアルを電磁波吸収体に応用することを試みた。メタマテリアルは導体などの周期配列により実現できるが,本研究では樹脂中に磁性体粒子を均一分散して粒子の周期配列によりメタマテリアルを実現した.また,立体構造を容易に作製できる光造形法を用いて,樹脂の周期構造を作製し,金属を蒸着して導体の周期配列を作製して電磁波吸収体へ応用することも試みた.樹脂を溶解し磁性体粒子と混合することで,粒子間に樹脂の層が形成され,個々の粒子が孤立して樹脂中に分散した.この方法で作製した試料は,数GHz～数十GHzで市販の吸収体よりも良好な吸収特性を示し,粒子の分散方法により吸収特性が改善できることを明らかにした.この成果は,特殊な材料を必要とせず材料の構造のみで特性を改善できるため,低コスト化など吸収体の設計において有用な技術となる.また,電磁波の吸収に有効であるコイルの周期配列を,光造形法と金属の蒸着を組み合わせ容易に作製できることを示した.作製したコイルの周期配列に対して10～20GHzの電磁波を入射し,透過波と反射波を調べた結果,金属を蒸着しなかった試料の特性と異なる結果が得られた.従って,最適な周期配列や形状を選択することで高機能な吸収体の作製が期待でき,光造形法を用いて実用的な電磁波吸収体を容易に設計できることを明らかにした。

电磁波吸收器是解决问题的重要设备，例如使用无线通信设备的环境中的通信问题。由于无线电通信设备使用几个GHz的电磁波对几十GHz，并且使用频率迅速变化，因此需要电磁波吸收器可以适应高频和频率变化。此外，考虑到实际用途，重要的是降低成本和大规模生产。电磁波的吸收取决于吸收材料的复杂相对渗透率和复杂的相对介电性。在这项研究中，我们试图应用可以人为控制的超材料，并且只能使用通用材料构建到电磁波吸收器。超材料可以通过循环排列（例如导体）来实现，但是在这项研究中，磁颗粒均匀地分散在树脂中，以通过颗粒的循环排列实现超材料。我们还尝试使用光合作用方法来创建树脂的周期性结构，该方法易于生产三维结构，并沉积金属以创建导体的定期排列，并应用于电磁波吸收器。通过溶解树脂并将其与磁颗粒混合，在颗粒之间形成一层树脂，并分离单个颗粒并分散在树脂中。使用该方法制备的样品比在几十千万GHz的市售吸收器上具有更好的吸收特性，并且很明显，通过颗粒分散方法可以改善吸收特性。该结果是设计吸收器的有用技术，例如通过降低成本，因为它仅使用材料的结构而无需特殊材料来改进特性。它还表明，可以使用光焊接和金属沉积轻松制造线圈的周期性线圈的周期排列，该线圈的周期排列有效。 10-20 GHz的电磁波入射在线圈的周期排列上，并检查了传输和反射波，结果与未沉积金属的标本的结果不同。因此，通过选择最佳的周期性排列和形状，可以揭示出使用光塑料方法可以轻松设计高功能吸收器。