透明可开关的超宽带频率选择表面电磁屏蔽研究

作     者：王成蓉 唐莉 周艳萍 赵翔 刘长军 闫丽萍 Wang Cheng-Rong;Tang Li;Zhou Yan-Ping;Zhao Xiang;Liu Chang-Jun;Yan Li-Ping

作者机构：四川大学电子信息学院成都610065 成都锦城学院电子信息学院成都611731 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2024年第73卷第12期

页      面：170-179页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金区域创新发展联合基金(批准号:U22A2015) 四川省科技厅国际合作项目(批准号:2024YFHZ0282) 四川大学宜宾校市合作项目(批准号:2020CDYB-31)资助的课题 

主　　题：电磁屏蔽 频率选择表面 液态金属 光学透明 可开关 

摘      要：高频电磁波主要通过玻璃门窗进入建筑物内部,设计具有光学透明且屏蔽功能可开关的超宽带电磁屏蔽体,对同时需要电磁安全和采光的特定场所具有重要工程应用价值.本文利用液态金属的流动性,提出了一种透明可开关电磁屏蔽体的设计新思路.利用液态金属流动性作为电磁屏蔽的切换开关,利用其导电性及Ω型频率选择表面(FSS)结构设计实现超宽带电磁屏蔽.该FSS结构由三层透明材料构成,中间层为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),顶层和底层为聚二甲基硅氧烷(PDMS),且其中嵌有正交排列的Ω型微通道.通过对微通道中注入液态金属,可将该FSS结构的频率响应从全通状态切换到带阻状态.双层Ω型微通道设计可增强液态金属的流动性并减半其用量,同时实现18.1 GHz以下(覆盖P,L,S,C,X和Ku波段)超宽带电磁干扰抑制,且具有高达80°的极化角度稳定性.所设计的FSS电磁屏蔽结构单元81%的面积未覆盖金属,可获得良好的光学透明性.通过仿真计算TE和TM两种极化方式下的反射系数和吸收率,深入分析了所设计结构的超宽阻带和高角度稳定性机理.对所设计结构进行制备和实验测试,测试结果与仿真结果基本吻合,验证了所设计FSS结构的超宽带电磁屏蔽性能.