Por que o desempenho de absorção de folhas flexíveis de absorção de microondas se estabiliza após dobrar

A curva de perda de reflexão de folhas flexíveis de absorção de microondas em estado plano de laboratório é geralmente muito bonita. Mas o que os engenheiros realmente se importam é outra questão: quanto dessa curva fica quando este pedaço de material está ligado a uma concha curva, ou depois de centenas de dobramentos.

Nos últimos anos, houve uma resposta mais clara a esta questão. rGO/ CNT@Fe-MOF Após 10000 ciclos de recuperação de compressão, a perda mínima de reflexão da esponja gradiente mudou de -54,0 dB para -52,1 dB, e a largura de banda de absorção efetiva estreita de 8,5 GHz para 6,4 GHz - a intensidade máxima da perda permaneceu quase inalterada, e a largura de banda contraiu em certa medida mas ainda cobriu a banda de frequência principal. A cadeia como pele metamaterial com um design mais estruturado mantém sua função completamente após 10000 curvaturas altas, com uma taxa de absorção superior a 90% na faixa de 2-40 GHz. A membrana de fibra de metal líquida até mostra força de absorção aumentada em estado dobrado.

O ponto comum desses dados é que a dobra não necessariamente leva ao colapso do desempenho de absorção para materiais absorventes estruturalmente projetados flexíveis. Entender o mecanismo físico por trás disso é mais engenharia significativo do que perseguir o máximo de absorção em um estado planar.

Como dobrar muda o comportamento de absorção

A resposta de dobramento de placas flexíveis de absorção de ondas depende de como a rede condutiva e a distribuição magnética de preenchimento dentro do material evoluem com deformação.

Sob deformação de tensão, a rede de fibras é gradualmente separada, o espaço de fibras aumenta e o contato entre camadas muda. Essas mudanças ajustarão o caminho de propagação e o comportamento espalhante das ondas eletromagnéticas dentro do material. Se o material tem uma rede condutiva contínua dentro, os microcracks causados pelo estiramento cortarão diretamente o caminho condutivo, aumentarão a impedância e mudarão a janela que corresponde à impedância. Mas se o material adotar uma estrutura porosa graduada ou rede de rodas de fibra, o estiramento é mais manifestado como a abertura e fechamento de poros e a redistribuição de pontos de contato, em vez de fratura irreversível.

A curvatura introduz outro estado de estresse. Cortar o lado externo para resistir à tensão e o lado interno para resistir à compressão. Para folhas compostas por enchimentos magnéticos e matriz de resin a, a dobragem pode causar microcracks na matriz de resina, mas se ainda se manter um acoplamento dielétrico suficiente entre os enchimentos magnéticos, a combinação de impedância pode continuar a ser mantida em uma ampla gama de frequências. Estudos observaram que após múltiplos ciclos de dobramento, a constante de atenuação do material diminui ligeiramente, mas a correspondência de impedância permanece boa em espessuras de 2,0 e 2,5 mm, graças ao fato de que a porção de ar preenchida na estrutura porosa pode manter a transição de impedância mesmo após a deformação.

Design de gradiente: tornar a deformação uma variável controlável

O desempenho das placas tradicionais de absorção de ondas diminui durante a dobra, principalmente devido à distribuição uniforme de preenchimentos condutivos ou magnéticos. Uma vez que a estrutura local é danificada, os parâmetros eletromagnéticos gerais se desviam dos valores projetados. A ideia de design de gradiente é mudar a concentração ou o tipo de enchimento na direção da espessura, de modo que o material possa manter uma resposta eletromagnética usable após a deformação.

rGO/ CNT@Fe-MOF O design da esponja gradiente é um exemplo típico. A proporção de íons de metal e ligantes orgânicos em cada camada é diferente, formando diferentes morfologias de MOF. O efeito sinergista entre camadas cria vias de transporte complexas e mecanismos de perda múltipla. Quando a esponja é comprimida ou inclinada, o deslizamento entre camadas e a deformação dos poros ainda permitem que as ondas eletromagnéticas sejam refletidas e absorvidas múltiplas vezes entre várias camadas de interfaces, em vez de serem refletidas de uma vez por uma única interface.

Coincidir a seleção da banda de frequência com métodos flexíveis de implementação

O intervalo de frequência coberto por folhas flexíveis de absorção de microondas é muito grande, e os requisitos para substratos flexíveis e sistemas de preenchimento não são iguais para diferentes faixas de frequência.

Na faixa frequência de 10 MHz a 1 GHz, a perda magnética é o mecanismo dominante, exigindo uma alta quantidade de preenchimento magnético para obter permeabilidade magnética suficiente. Um alto conteúdo de preenchimento geralmente significa que a folha é mais espessa e menos flexível, então placas de absorção flexíveis de baixa frequência muitas vezes precisam aceitar cruzes mais espessas e raios de dobramento maiores. XJY-L050 cobre 10 MHz – 1 GHz com uma espessura de 0,5 mm, com uma perda de reflexão máxima de -20 dB @ 300 MHz e um raio de dobramento controlado dentro de ≤ 3 mm. Ele pertence ao esquema com um índice de boa flexibilidade nesta faixa de frequências.

1-6 GHz é o intervalo mais maduro para a aplicação de placas de ondas absorventes flexíveis. Essa banda de frequência abrange Wi Fi (2,4/5 GHz), comunicação Sub-6 GHz 5G, e a maioria da eletrônica de consumo troca de harmonia de ruído. XJY-M020 atinge cobertura de 1-6 GHz a uma espessura de 0,2 mm, com uma perda de reflexão máxima de -28 dB @ 2,4/5,8 GHz, um raio de dobra de ≤ 3 mm e uma resistência de dobra de mais de 100000 vezes. Esta combinação significa que pode aderir ao interior da concha curva enquanto resistir a deformação repetida durante a montagem.

A banda de frequência de ondas de milímetros (24-40 GHz, 57-64 GHz) coloca maiores demandas em materiais flexíveis. Quanto maior a frequência, mais curto o comprimento de onda, e as pequenas flutuações e desigualdades locais causadas pela dobração na superfície material mudarão a relação de fase, resultando em mudança de pico de absorção. XJY-MM030 cobre 24-40 GHz a uma espessura de 0,3 mm, com um pico de perda de reflexão de -32 dB @ 35 GHz. O raio de dobramento também é controlado dentro de ≤ 3 mm, indicando que a placa de absorção flexível da onda de milímetro pode equilibrar a adaptabilidade de alta frequência e a deformação no design estrutural.

Três julgamentos práticos em seleção

Para aplicações que requerem montagem de superfície ou dobramento dinâmico, recomenda-se priorizar os seguintes três pontos na seleção.