超材料吸波體設(shè)計方法研究進(jìn)展?

董志濤 王 強 王 巖 黃小忠

（1.北京航天發(fā)射技術(shù)研究所 北京 100076）

（2.中南大學(xué)航空航天學(xué)院 長沙 410083）

（3.新型特種纖維及其復(fù)合材料湖南省重點實驗室 長沙 410083）

超材料吸波體設(shè)計方法研究進(jìn)展?

董志濤1王 強2，3王 巖2，3黃小忠2，3

（1.北京航天發(fā)射技術(shù)研究所 北京 100076）

（2.中南大學(xué)航空航天學(xué)院 長沙 410083）

（3.新型特種纖維及其復(fù)合材料湖南省重點實驗室 長沙 410083）

超材料吸波體是一種新型的人工設(shè)計的電磁材料，為雷達(dá)隱身提供了新方法。論文綜述了單頻、多頻、寬頻及智能可調(diào)超材料吸波體的設(shè)計方法，并闡述了各類超材料吸波體的吸波機理；對當(dāng)前超材料復(fù)合傳統(tǒng)吸波材料吸波體進(jìn)行分類，并詳細(xì)綜述了各類復(fù)合吸波體的設(shè)計方法。最后對超材料吸波體及超材料復(fù)合吸波體的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

超材料吸波體；多頻帶；寬頻帶；復(fù)合吸波體

ClassNum ber TB34；TB383

1 引言

隨著無線電技術(shù)的飛速發(fā)展，電磁波技術(shù)都得到了廣泛應(yīng)用。與此同時，電磁波輻射帶來的威脅愈發(fā)嚴(yán)峻。尤其在軍事應(yīng)用上，雷達(dá)探測，電磁干擾，電磁壓制等手段必將成為未來戰(zhàn)場上的有利手段。吸波材料是當(dāng)前應(yīng)對電磁威脅的重要手段之一［1］。然而，隨著電磁波技術(shù)的不斷提高，傳統(tǒng)的涂覆型以及結(jié)構(gòu)吸波材料因為厚度大、質(zhì)量大、不易調(diào)節(jié)等缺點難以實現(xiàn)較高的吸波效果。實際應(yīng)用中迫切需要具有厚度小、密度低、易調(diào)頻等優(yōu)點的吸波材料。

近十年以來，超材料吸波體是一種新型的人工設(shè)計的吸波材料。因其厚度薄、質(zhì)量輕、易調(diào)節(jié)等優(yōu)點引起廣大學(xué)者的關(guān)注。狹義上，電磁超材料是指同時具有負(fù)介電常數(shù)和負(fù)磁導(dǎo)率的左手材料［2～3］。廣義上，電磁超材料包括單負(fù)材料（負(fù)介電常數(shù)或負(fù)磁導(dǎo)率）以及其它有超常規(guī)物理性能的人工材料。2008年Landy等［4］將金屬諧振及微帶線置于介質(zhì)板兩側(cè)，首次設(shè)計出完美吸收體。自此有關(guān)超材料吸波體的研究被廣泛展開，大量超材料吸波體的設(shè)計被報道。按吸波機理分，超材料吸波體主要分為介質(zhì)損耗型、磁損耗型及電阻損耗型。人工設(shè)計的超材料吸波體，巧妙利用各種損耗，可以在指定頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)單頻、多頻、寬頻甚至調(diào)頻吸收效果。但目前超材料吸波體作為一種新興吸波材料，在技術(shù)及工藝上尚不完全成熟，仍不能完全取代傳統(tǒng)吸波材料。但其輕質(zhì)、可調(diào)節(jié)的良好性質(zhì)備受學(xué)者們的青睞。近幾年，諸多學(xué)者研究表明利用超材料在一定程度上可以提高傳統(tǒng)吸波材料的吸波性能。有關(guān)超材料與傳統(tǒng)吸波材料復(fù)合的超材料吸波體的研究已被大量報道，但目前尚沒有被綜述。

2 超材料吸波體研究進(jìn)展

吸波超材料為具有周期單元結(jié)構(gòu)的人工材料，由介質(zhì)基板及兩側(cè)金屬單元結(jié)構(gòu)構(gòu)組成。金屬諧振型超材料以金屬結(jié)構(gòu)電諧振以及兩金屬單元之間的磁諧振為主要諧振方式［5］，以介電損耗為主要損耗方式。吸波體的諧振頻率主要依賴于金屬諧振單元的結(jié)構(gòu)設(shè)計，經(jīng)過特定的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以實現(xiàn)頻率選擇性吸收效果。將超材料技術(shù)與有源加載技術(shù)結(jié)合，可以將介電損耗和電阻損耗疊加，從而達(dá)到多頻、寬頻及調(diào)頻吸波效果。

2.1 單頻帶超材料吸波體

2008年，波士頓大學(xué)Landy首次提出基于超材料的吸波體概念［4］。如圖1所示，該吸波體采用“三明治”結(jié)構(gòu)，周期單元結(jié)構(gòu)由上層金屬諧振環(huán)、介質(zhì)損耗層和底層不連續(xù)金屬導(dǎo)線組成。該超材料吸波體在11.65GHz處出現(xiàn)99%的“完美”吸收峰。

圖1 Landy等［4］首次提出的吸波超材料單元結(jié)構(gòu)

如圖2所示，Padilla 等［6］則通過將底層的金屬導(dǎo)線改為金屬背板，設(shè)計出了簡化的諧振單元結(jié)構(gòu)。基于等效煤質(zhì)理論，Landy等［5］還揭示了超材料“完美”吸收體的物理機制。從此，超材料吸波體引起國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。隨著超材料研究的發(fā)展，相繼出現(xiàn)了基于十字形結(jié)構(gòu)［7］、花瓣形結(jié)構(gòu)［8］、樹枝狀結(jié)構(gòu)［9］等的周期結(jié)構(gòu)超材料吸波體。

圖2 Padilla等［6］設(shè)計的簡化的吸波超材料單元結(jié)構(gòu)

2.2 多頻帶超材料吸波體

超材料吸波體具有良好的頻率選擇特性。那么通過結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得超材料在有限大小的單元內(nèi)盡可能產(chǎn)生多重諧振是多頻吸波材料良好的設(shè)計方法。就目前國內(nèi)外研究，多頻吸波體研究方面，常用的有四種方法：1）設(shè)計具有多重諧振的復(fù)雜單元結(jié)構(gòu)。Xu等［10］設(shè)計的復(fù)雜傳輸線吸波超材料在1～12 GHz內(nèi)實現(xiàn)三頻吸收效果；Ye等［11］設(shè)計的多開口諧振環(huán)在6～18 GHz實現(xiàn)了三頻吸收；Islam等［12］設(shè)計的開口H-type結(jié)構(gòu)吸波體在2～15GHz內(nèi)擁有四頻吸收峰。2）將若干個結(jié)構(gòu)尺寸不同但拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相同的諧振單元以同心嵌套或以棋盤形式放置，從而產(chǎn)生多頻的吸收效果。Huang等［13］采用三個同心方環(huán)單元結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了三頻吸收；Park等［14］將不同大小的圓環(huán)諧振子棋盤式放置獲得了三頻吸波超材料。3）通過加載電子元器件增加吸收頻點。惠憶聰?shù)龋?5］通過在諧振結(jié)構(gòu)開口處加載電阻獲得了雙頻吸波超材料。

2.3 寬頻帶超材料吸波體

在寬頻超材料吸波體設(shè)計方法方面，可以分為三大類。1）通過對單元結(jié)構(gòu)的設(shè)計，使得多個諧振疊加在一起整體產(chǎn)生寬頻吸收效果。如Huang等［19］用三個不同尺寸的I-type結(jié)構(gòu)組成吸波單元，通過調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)尺寸使三個吸收峰疊加，最終產(chǎn)生0.899～0.939 THz的寬頻吸收效果。2）依據(jù)電磁波的反射相消原理，采用多層超材料結(jié)構(gòu)，通過調(diào)節(jié)每層超材料結(jié)構(gòu)使吸波單元有理想的折射參數(shù)，從而實現(xiàn)寬頻吸收。Sun等［20］采用多層SRRs結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了在10～70 GHz內(nèi)吸收率＞90%的超寬頻吸收；Xiong等［21］采用四層結(jié)構(gòu)設(shè)計的寬頻吸波超材料實現(xiàn)了在8.37～21GHz內(nèi)全頻吸收90%以上的良好性能。3）在結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，引入電阻膜、表面電阻等，使超材料在較寬頻帶范圍內(nèi)與自由空間形成阻抗匹配，從而實現(xiàn)寬頻吸波。此類超材料以電阻損耗為主。如程用志等［22］將正方形金屬貼片和電阻型頻率選擇表面（FSS）結(jié)合，所構(gòu)成的吸波體在3～25GHz之間吸收率大于90%以上。Shang等［23］在雙方環(huán)開口處加載表面電阻使帶寬增加到126.8%?；谏鲜鏊枷?，Costa等［24］和Zabri等［25］也設(shè)計了寬頻吸波超材料。

圖3 多重諧振結(jié)構(gòu)單元

圖4 棋盤式陣列結(jié)構(gòu)單元

2.4 智能可調(diào)超材料吸波體

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電磁環(huán)境越發(fā)復(fù)雜。尤其是未來信息戰(zhàn)對裝備隱身提出了功能化、智能化的需求?！八腊濉钡亩囝l、寬頻吸波材料都不能滿足未來的切實需要。超材料吸波體的研究方向逐步轉(zhuǎn)向智能化?，F(xiàn)有研究中主要通過加載智能元器件、材料智能和機械輔助可調(diào)來實現(xiàn)智能吸波。Zhao等［26］通過在結(jié)構(gòu)開口處加載變?nèi)荻O管，實現(xiàn)了可調(diào)帶寬為1.5GHz的智能調(diào)頻；Wen等［27］則在超材料上加載溫變材料氧化釩薄膜實現(xiàn)了智能調(diào)頻。機械可調(diào)是目前較易實現(xiàn)的智能化方法，該方法首先要設(shè)計可變的單元結(jié)構(gòu)，而后借助機械等一些手段將其智能。Wang等［28］設(shè)計的吸波材料，經(jīng)移動可動部件的位置實現(xiàn)了2.11～2.59 THz范圍內(nèi)的調(diào)頻；而Zhang等［29］借助機械臂設(shè)計出了調(diào)頻帶寬為410MHz的可調(diào)吸波超材料。

3 超材料復(fù)合傳統(tǒng)吸波材料吸波體

雖然現(xiàn)有的吸波超材料研究已經(jīng)有長足的進(jìn)步，但由于現(xiàn)有的超材料穩(wěn)定性差、加工工藝復(fù)雜、材料本身難以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境等缺點，超材料尚不可完全替代傳統(tǒng)吸波材料。傳統(tǒng)吸波材料仍然是重要的吸波手段，如何拓展吸波頻帶，增加吸波頻點，增強吸波性能已經(jīng)成為現(xiàn)階段重點研究內(nèi)容。針對當(dāng)前存在的不足，近幾年，為了獲取很好的吸波材料，學(xué)者們將超材料技術(shù)與相關(guān)技術(shù)結(jié)合設(shè)計復(fù)合型超材料吸波體，并取得了一定的成果。

3.1 基于傳統(tǒng)吸波材料的頻率選擇表面

此類超材料吸波體將頻率選擇表面技術(shù)應(yīng)用到磁性基板，由磁性吸波材料基板和基板上設(shè)計的周期諧振結(jié)構(gòu)組成。該類吸波體可以將超材料頻率選擇便面窄帶吸收特性和傳統(tǒng)吸波材料寬頻吸收特性相結(jié)合。通過人工設(shè)計將介電損耗和基板磁損耗結(jié)合，從而達(dá)到增加吸收峰或者適當(dāng)拓寬吸波帶寬的目的。2009年，Huang等［30］在磁性基板上設(shè)計金屬方塊陣列，獲得了8.3～9.7 GHz寬頻吸波超材料表面，并揭示了磁性基板超材料表面的吸波帶寬極限與磁性基板厚度的關(guān)系，拉開了該研究的序幕；Lim等［31］設(shè)計的基于磁性基板的超材料頻率選擇表面，如圖5（a），由在羰基鐵粉/樹脂基板及其表面的開口方環(huán)金屬結(jié)構(gòu)組成，實現(xiàn)了雙頻吸收效果；如圖5（b），Zhang等［32］在磁性橡膠基板上設(shè)計十字針型諧振結(jié)構(gòu)，有效地增加了吸收帶寬。經(jīng)優(yōu)化設(shè)計，該吸波體在低頻處實現(xiàn)2～4.4GHz的寬頻良好吸收。Cheng等［33］和Deng等［34］也分別設(shè)計了寬帶可調(diào)吸波超材料和超薄寬帶吸波超材料。

3.2 疊層式超材料復(fù)合吸波體

基于磁性基板的FSS雖然實現(xiàn)了寬頻吸波效果，但其工藝復(fù)雜吸波帶寬遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前及未來的實際需要。近幾年有學(xué)者將FSS直接與磁性吸波材料直接復(fù)合，構(gòu)成吸波體。如圖6，Zou等［35］利用SRRs和金屬帶對磁性吸波材料改進(jìn)，使其吸波頻帶向低頻移動，并在一定程度上拓寬吸收帶寬；如圖7，Yuan等［36］將方環(huán)超材料結(jié)構(gòu)夾在磁性吸波材料中間，所制備的復(fù)合吸波體在4～18 GHz內(nèi)吸收率大于90%，吸收帶寬是傳統(tǒng)超材料的2.7倍；Sun等［37］則將電阻型FSS嵌入到磁性吸波材料中制備了一種輕型復(fù)合吸波體，該吸波材料在3.19～18 GHz范圍內(nèi)反射損耗小于-10 dB。Zhang等［38］和Li等［39］也采用上述設(shè)計方法分別獲得了良好寬頻復(fù)合吸波體。

圖5 （a）Lim等［31］設(shè)計的雙頻吸波材料；

圖6 Zou等［35］設(shè)計的雙頻超材料吸波體

3.3 三維超材料復(fù)合吸波體

隨著超材料技術(shù)的發(fā)展，超材料與傳統(tǒng)吸波材料的復(fù)合不局限于二維層式復(fù)合，近幾年有諸多關(guān)于三維超材料復(fù)合吸波體的報道。此類超材料吸波體特點在于賦予吸波體三維結(jié)構(gòu)，不僅有利于降低厚重吸波材料的用量，而且有利于拓寬吸波頻帶。如圖8，Li等［40］將超材料垂直放置于平板磁性吸波材料上，所獲得的復(fù)合吸波體4～18 GHz吸收率均大于90%；Zhong等［41］利用三維結(jié)構(gòu)設(shè)計，僅用介電常數(shù)近似“0”的介質(zhì)材料獲得了完美吸收體；如圖 9，Huang等［42］將帶有“H”型金屬結(jié)構(gòu)的 PCB貼附于蜂窩內(nèi)側(cè)，獲得的寬頻吸波體在2.3～18GHz內(nèi)吸收大于90%。相比純吸波蜂窩，超材料的使用拓寬了7GHz的吸收帶寬。上述研究表明，經(jīng)過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，超材料技術(shù)與可以有效增強吸波材料的吸波性能。

盡管國內(nèi)外研究表明，超材料復(fù)合傳統(tǒng)吸波材料可以有效增加吸收波段，拓寬吸收帶寬等，但目前研究中加載超材料只被作為一種提高吸波性能的手段，對疊層式復(fù)合吸波體來說，厚重任然是吸波體主要組成部分。因此，當(dāng)前設(shè)計任不能有效解決吸波體質(zhì)量大的問題。三維復(fù)合吸波體雖然有效減輕吸波體質(zhì)量，但工藝復(fù)雜尚不利于實際應(yīng)用。其次，現(xiàn)有的超材料復(fù)合傳統(tǒng)吸波材料吸波體中，在波矢方向上，超材料和傳統(tǒng)吸波材料之間有不可避免的相互作用，使得超材料難以實現(xiàn)良好的頻率選擇特性。因此，當(dāng)前的復(fù)合吸波體也難以很好地兼顧頻帶可調(diào)性。新型的復(fù)合方式應(yīng)該盡量減小厚重的吸波材料的比重，盡可能有效發(fā)揮超材料的頻率選擇特性。未來的復(fù)合吸波體應(yīng)該在實現(xiàn)良好吸收的同時，也要兼顧吸波體的重量以及頻帶的可調(diào)性。

圖7 Yuan等［36］制備的復(fù)合超材料及反射率

圖8 Li等［40］設(shè)計的三維超材料復(fù)合吸波體及吸收率

圖9 Huang等［42］設(shè)計的三維超材料復(fù)合吸波體及反射系數(shù)

4 結(jié)語

從超材料設(shè)計方法的角度，分別綜述了單頻、多頻、寬頻及智能調(diào)頻吸收超材料的國內(nèi)外研究進(jìn)展。研究表明當(dāng)前超材料的研究已經(jīng)取得長足的進(jìn)展，但仍然不能滿足未來智能隱身的需求，有關(guān)智能調(diào)頻超材料吸波體的研究仍需大量進(jìn)行。詳細(xì)綜述了當(dāng)前國內(nèi)外有關(guān)超材料復(fù)合傳統(tǒng)吸波材料吸波體的設(shè)計方法。研究表明超材料的復(fù)合一定程度上可以增強傳統(tǒng)吸波材料的吸波性能。但目前研究主要局限于超材料與吸波材料的疊層式復(fù)合以及三維復(fù)合吸波體的設(shè)計。這兩種設(shè)計方法尚不能兼顧吸波體重量及靈活可調(diào)的問題，不利于實際應(yīng)用。新的復(fù)合結(jié)構(gòu)應(yīng)該被盡早提出。超材料復(fù)合傳統(tǒng)吸波材料吸波體一定程度上可以有效將超材料和傳統(tǒng)吸波材料的優(yōu)點疊加，有取長補短的作用，是未來吸波材料重要的發(fā)展趨勢之一。超材料與傳統(tǒng)吸波材料復(fù)合的吸波體也將有利于新型智能吸波材料的發(fā)展。

［1］Petrov V M，Gagulin V V.Microwave Absorbing Materials［J］.Inorganic Materials，2001，37（2）：93-98.

［2］Veselago VG.The Electrodynamics of Substanceswith Simultaneously Negative Values of? and μ［J］.Soviet Physics Uspekhi，1968，10（4）：509-514.

［3］劉亞紅，羅春榮，趙曉鵬.同時實現(xiàn)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率為負(fù)的H型結(jié)構(gòu)單元左手材料［J］.物理學(xué)報，2007，56（10）：5883-5889.

［4］Landy N I，Sajuyigbe S，Mock JJ，etal.Perfectmetamaterial absorber［J］.Physical Review Letters，2008，100（20）：207402-207402-4.

［5］Landy N I，Bingham CM，Tyler T，etal.Design，theory，and measurement of a polarization insensitive absorber for terahertz imaging［J］.Physical Review B Condensed Matter&Materials Physics，2008，79（12）：125104-125104-6.

［6］PadillaWJ.Electrically resonant terahertzmetamaterials：Theoretical and experimental investigations［J］.Physical Review B，2007，75（4）：041102-041102-4.

［7］Hao J，Wang J，Liu X，etal.High performance opticalabsorber based on a plasmonic metamaterial［J］.Applied Physics Letters，2010，96（25）：251104-251104-3.

［8］Tuong P V，Lam V D，Park JW，et al.Perfect-absorber metamaterial based on flower-shaped structure［J］.Photonics and Nanostructures-Fundamentals and Applications，2013，11（1）：89-94.

［9］張燕萍，趙曉鵬，保石，等.基于阻抗匹配條件的樹枝

狀超材料吸收器.物理學(xué)報，2010，59（9）：6078-6083.［10］Xu H X，Wang GM，QiMQ，etal.Triple-band polarization-insensitive wide-angle ultra-miniature metamaterial transmission line absorber［J］.Physical Review B，2012，86（20）：3368-3375.

［11］Ye Q，Liu Y，Lin H，etal.Multi-bandmetamaterial absorber made of multi-gap SRRs structure［J］.Applied Physics A，2012，107（1）：155-160.

［12］Islam S，F(xiàn)aruque M，Islam M.The Design and Analysis of a Novel Split-H-Shaped Metamaterial for Multi-Band Microwave Applications［J］.Materials，2014，7（7）：4994-5011.

［13］Huang L，Chen H.Multi-Band and Polarization Insensitive Metamaterial Absorber［J］.Progress in Electromagnetics Research，2011，113（8）：103-110.

［14］Park JW，Tuong P V，Rhee J Y，et al.Multi-band metamaterial absorber based on the arrangement of donut-type resonators［J］.Optics Express，2013，21（8）：9691-702.

［15］惠憶聰，王春齊，黃小忠.基于電阻型頻率選擇表面的寬頻雷達(dá)超材料吸波體設(shè)計［J］.物理學(xué)報，2015，6（2）：426-431.

［16］Huang X，Yang H，Yu S，et al.Triple-band polarization-insensitive wide-angle ultra-thin planar spiral metamaterial absorber［J］.Journal of Applied Physics，2013，113（21）：213516-213516-5.

［17］劉亞紅，方石磊，顧帥，等.多頻與寬頻超材料吸收器［J］.物理學(xué)報，2013，62（13）：134102-134102-5.

［18］Kollatou TM，Dimitriadis AI，Kantartzis N V，et al.Aclass of multi-band， polarization-insensitive， microwavemetamaterial absorbers in EMC analysis［C］//Europe：International Symposium on Electromagnetic Compatibility.IEEE.2012.1-4.

［19］Huang L，Chowdhury D R，RamaniS，etal.Experimental demonstration of terahertz metamaterial absorbers with a broad and flat high absorption band［J］.Optics Letters，2012，37（2）：154-6.

［20］Sun J，Liu L，Dong G，et al.An extremely broad band metamaterial absorber based on destructive interference［J］.Optics Express，2011，19（22）：21155-21162.

［21］Xiong H，Hong JS，Luo C M，et al.An ultrathin and broadband metamaterial absorber using multi-layer structures［J］.Journal of Applied Physics，2013，114（6）：064109-064109-6.

［22］程用志，聶彥，龔榮洲，等.基于超材料與電阻型頻率選擇表面的薄型寬頻帶吸波體的設(shè)計［J］.物理學(xué)報，2012，61（13）：165-172.

［23］Shang Y，Shen Z，Xiao S.On the Design of Single-Layer Circuit Analog Absorber Using Double-Square-Loop Array［J］.IEEE Transactions on Antennas&Propagation，2013，61（12）：6022-6029.

［24］Costa F，Monorchio A.AFrequency Selective Radome With Wideband Absorbing Properties［J］.IEEE Transactions on Antennas&Propagation，2012，60（6）：2740-2747.

［25］Zabri SN，Cahill R，Schuchinsky A.Compact FSS absorber design using resistively loaded quadruple hexago-nal loops for bandwidth enhancement［J］.Electronics Letters，2015，51（2）：162-164.

［26］Zhao J，Cheng Q，Chen J，etal.Atunablemetamaterial absorber using varactor diodes［J］.New Journal of Physics，2013，15（4）：043049-043049-11.

［27］Wen Q Y，Zhang HW，Yang Q H，et al.Atunable hybrid metamaterial absorber based on vanadium oxide films［J］.Journal of Physics D Applied Physics，2012，45（23）：235106-235110.

［28］Wang BX，Wang L L，Wang G Z，etal.Frequency Continuous Tunable Terahertz Metamaterial Absorber［J］.Lightwave Technology Journal of， 2014， 32（6）：1183-1189.

［29］Zhang F，F(xiàn)eng S，Qiu K，etal.Mechanically stretchable and tunable metamaterial absorber［J］.Applied Physics Letters，2015，106（9）：091907-091907-5.

［30］Huang R，Kong L B，Matitsine S.Bandwidth limitof an ultrathin metamaterial screen［J］.Journal of Applied Physics，2009，106（7）：074908-074908-5.

［31］Lim JH，Ryu Y H，Kim SS.Dual-band microwave absorption properties ofmetamaterial absorber composed of split ring resonator on carbonyl iron powder composites［J］.Electronic Materials Letters， 2015， 11（3）：447-451.

［32］Zhang H Bin，WeiDeng L，Heng Zhou P，etal.Low frequency needlepoint-shape metamaterial absorber based on magnetic medium［J］.Journal of Applied Physics，2013，113（1）：013903-013903-4.

［33］Cheng Y，Nie Y，Wang X，etal.Adjustable low frequency and broadband metamaterial absorber based on magnetic rubber plate and cross resonator［J］.Journal of Applied Physics，2014，115（6）：064902-064902-5.

［34］Deng T，Li ZW，Chua MJ，etal.Broadband and Ultrathin Frequency-Dispersive Metamaterial Screen for Reflectivity Reduction［J］.IEEE Transactions on Antennas&Propagation，2015，63（9）：4156-4160.

［35］Zou Y，Jiang L，Wena S，et al.Enhancing microwave absorption properties of materials using metamaterials［C］//China：International Workshop on Metamaterials.IEEE.2008.338-340.

［36］Yuan W，Chen Q，Xu Y，et al.Broadband Microwave Absorption Properties of Ultrathin Composites containing Edge-split Square-loop FSS embedded in Magnetic Sheets［J］.IEEE Antennas&Wireless Propagation Letters，2017，16：278-281.

［37］Sun L，Cheng H，Zhou Y，etal.Design of a Lightweight Magnetic Radar Absorber Embedded With Resistive FSS［J］.IEEE Antennas&Wireless Propagation Letters，2012，11（3）：675-677.

［38］Zhang L，Zhou P，Zhang H，et al.ABroadband Radar Absorber Based on Perforated Magnetic Polymer Composites Embedded With FSS［J］.Magnetics IEEE Transactionson，2014，50（5）：1-5.

［39］Li J，Jiang J，He Y，etal.Design ofa Tunable Low-Frequency and Broadband Radar Absorber Based on Active Frequency Selective Surface［J］.IEEEAntennas&Wireless Propagation Letters，2016，15：774-777.

［40］LiW，Wu T，Wang W，et al.Integrating non-planar metamaterials with magnetic absorbingmaterials to yield ultra-broadband microwave hybrid absorbers［J］.Applied Physics Letters， 2014， 104 （2） ：022903-022903-5.

［41］Zhong S，Ma Y，He S.Perfect absorption in ultrathin anisotropic ε-near-zerometamaterials［J］.Applied Physics Letters，2014，105（2）：023504-023504-4.

［42］Huang DQ，Kang FY，Zhou ZH，etal.An‘H’-shape three-dimensional meta-material used in honeycomb structure absorbing material［J］.Applied Physics A，2015，118（3）：1099-1106.

Review on Design MethodsofMeta-material Absorbers

DONG Zhitao1WANG Qiang2，3WANG Yan2，3HUANG Xiaozhong2，3
（1.Beijing Institute of Space Launch Technology，Beijing 100076）
（2.Institute of Aeronauticsand Astronautics，Central South University，Changsha 410083）
（3.Hunan Key Laboratory of Advanced Fibersand Composites，Central South University，Changsha 410083）

Meta-materials absorbers are novel artificial electromagnetic material，which provide new approaches for radar stealth.In currentpaper，the single frequency，multi-frequency and broadband and intelligentadjustablemeta-materialswere summarized，and the absorbingmechanisms of them were also expounded.Composite absorbers consistofmeta-materials and traditionalabsorbingmaterialswere classified and themethods of them were summarized in detail.Finally，the prospects ofmeta-materials，in particular intelligentadjustablemeta-materials，were believed sufficiently.The expectation ofmeta-materials and meta-materials composite absorbingmaterialswas presented.

meta-materialsabsorbers，multi-band，broadband，composite absorber

TB34；TB383

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.09.031

2017年3月10日，

2017年4月27日

國家自然科學(xué)基金項目（編號：51074193）資助。

董志濤，男，碩士，工程師，研究方向：特種車輛的研究。王強，男，碩士，研究方向：超材料吸波體設(shè)計。王巖，女，博士，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：粉末冶金高溫合金、3D打印超材料。黃小忠，男，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：隱身材料、功能-結(jié)構(gòu)一體化復(fù)合電磁理論及材料。