CN112186363A - 一种柔性宏观石墨烯频率选择表面 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔性宏观石墨烯频率选择表面，包括柔性石墨烯结构层和柔性介质层，所述柔性石墨烯结构层的数量为多个且均匀设置在柔性介质层上表面，所述柔性石墨烯结构层由柔性宏观石墨烯膜制成。本发明的柔性宏观石墨烯频率选择表面，采用宏观石墨烯组装膜作为谐振单元，具有良好的导电性、柔性、化学稳定性，以及轻质的优势；制备方法简单、成本低；石墨烯频率选择表面质量轻、柔性好、耐腐蚀、可与不规则形状进行共形，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯相关材料领域，具体涉及一种柔性宏观石墨烯频率选择表面。
背景技术
频率选择表面本质上属于周期性结构，其对空间电磁波具有选择作用，即对不同频段的电磁波能量有选择性反射或透射的功能。在理论上，频率选择表面由无限多的金属谐振单元组成。在军事上，频率选择表面通常应用于飞行器的天线罩，可以有效地降低飞行器天线的雷达散射截面。频率选择表面也可应用于反射面天线，可以使多个天线馈源共用一个主反射面，极大地提高了抛物面天线的利用率。频率选择表面在其他方面也有这广泛的用途，范围涉及电磁领域的诸多方面，如平面高增益天线，电磁屏蔽材料、电磁兼容吸波体，极化转换器等。由此可见，不论在军事技术还是民用科技方面，频率选择表面都有着广泛的应用价值。然而，传统频率选择表面的导体层多为铜等金属，存在比重大、不易共形、易腐蚀的问题。宏观石墨烯薄膜材料具有优异的柔韧性和化学稳定性，密度远远小于铜等金属，可以有效克服金属存在的问题，实现高性能频率选择表面的制作和应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种柔性宏观石墨烯频选选择表面。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种柔性宏观石墨烯频率选择表面，包括柔性石墨烯结构层和柔性介质层，所述柔性石墨烯结构层的数量为多个且均匀设置在柔性介质层上表面，所述柔性石墨烯结构层由柔性宏观石墨烯膜制成。
进一步的，所述柔性石墨烯结构层为十字正交形的柔性宏观石墨烯膜，所述石墨烯结构层在柔性介质层上表面阵列排布，工作频率为40GHz-60GHz。
进一步的，每个所述石墨烯结构层均包括长边和短边，长边长度为2-3mm，短边长度0.3-0.8mm，相邻石墨烯结构层之间的间距为0.5-1mm。
本发明的有益效果为：本发明的柔性宏观石墨烯频率选择表面，采用宏观石墨烯组装膜作为谐振单元，具有良好的导电性、柔性、化学稳定性，以及轻质的优势；制备方法简单、成本低；石墨烯频率选择表面质量轻、柔性好、耐腐蚀、可与不规则形状进行共形，适用范围广。
附图说明
图1是本发明的石墨烯频率选择表面的剖视结构示意图；
图2是本发明的石墨烯频率选择表面外形照片图；
图3是本发明的石墨烯频率选择表面平坦状态性能图；
图4是本发明的石墨烯频率选择表面弯曲状态性能图。
附图中各标号代表的部件列表如下：
1、柔性石墨烯结构层；2、柔性介质层
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1-图2所示，一种柔性宏观石墨烯频率选择表面，包括柔性石墨烯结构层和柔性介质层，所述柔性石墨烯结构层的数量为多个且均匀设置在柔性介质层上表面，所述柔性石墨烯结构层由柔性宏观石墨烯膜制成。
作为一种实施方式，所述柔性石墨烯结构层为十字正交形的柔性宏观石墨烯膜，所述石墨烯结构层在柔性介质层上表面阵列排布，工作频率为40GHz-60GHz。
作为一种实施方式，每个所述石墨烯结构层均包括长边和短边，长边长度为2-3mm，短边长度0.3-0.8mm，相邻石墨烯结构层之间的间距为0.5-1mm。
本实施例中，柔性宏观石墨烯膜的制作方法为：将氧化石墨烯水溶液滴在PET膜上以形成均匀的涂层，干燥后得到石墨烯组装膜；将石墨烯组装膜在氩气体环境下于1300℃退火2h，然后在2850℃退火1h，最后在200MPa的压力下进行滚动压制获得柔性宏观石墨烯膜。
本发明的柔性宏观石墨烯频率选择表面的制备方法包括如下步骤：
(1)将柔性宏观石墨烯膜与PET介质通过热压的方式复合到一起。所述石墨烯膜电导率为5×106S/m，厚度为25微米，PET的厚度为0.5毫米；
(2)设计柔性石墨烯结构层十字正交型周期排列结构，如图1所示。臂长为2.27mm，臂宽为0.5mm，单元之间的间距为0.73mm。石墨烯频率选择表面工作于60GHz；
(3)采用激光雕刻的方式将加工石墨烯频率选择表面，如图2所示，整体尺寸为145mm×145mm×0.075mm；
(4)在微波暗室中测试石墨烯频率选择表面平坦状态下的性能，如图3所示。石墨烯频率选择表面的工作带宽为56GHz-63GHz。然后，将石墨烯频率选择表面进行弯曲，测试在在弯曲状态下的频率选择特性。如图4所示，石墨烯频率选择表面在不同弯曲状态下，仍能保持稳定的频率选择特性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种柔性宏观石墨烯频率选择表面，其特征在于：包括柔性石墨烯结构层和柔性介质层，所述柔性石墨烯结构层的数量为多个且均匀设置在柔性介质层上表面，所述柔性石墨烯结构层由柔性宏观石墨烯膜制成。
2.根据权利要求1所述的柔性宏观石墨烯频率选择表面，其特征在于，所述柔性石墨烯结构层为十字正交形的柔性宏观石墨烯膜，所述柔性石墨烯结构层在柔性介质层上表面阵列排布，工作频率为40GHz-60GHz。
3.根据权利要求1所述的柔性宏观石墨烯频率选择表面，其特征在于，每个所述石墨烯结构层均包括长边和短边，长边长度为2-3mm，短边长度0.3-0.8mm，相邻石墨烯结构层之间的间距为0.5-1mm。
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