Study on the low frequency radar-stealth dielectric metamaterial of broadband wave-absorbing honeycomb sandwich composites
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摘要: 研究用于宽频蜂窝夹层结构吸波复合材料的介质超材料的低频隐身性能，分析碳纤维介质超材料单元的电磁响应特性及其对蜂窝夹层结构吸波复合材料电性能和力学性能的影响。结果表明：制备的碳纤维介质超材料单元可以实现与金属超材料单元相当的电磁响应效果；当吸波蜂窝高度为50 mm、透波面板厚度为1 mm时，碳纤维介质超材料单元的引入，可以使吸波蜂窝夹层结构复合材料低频吸波性能得到显著提升，L波段反射率最弱值提升2 dB以上，平均反射率提升4 dB以上；含碳纤维介质超材料单元透波面板基本力学性能与透波面板复合材料自身力学性能基本相当，引入碳纤维介质超材料单元不会降低透波面板力学性能。Abstract: The low frequency radar-stealth performance of the dielectric metamaterial for broadband wave-absorbing honeycomb sandwich composites was studied. The electromagnetic response characteristics of the carbon fiber dielectric metamaterial units and their effects on the electrical and mechanical properties of wave-absorbing honeycomb sandwich composites were analyzed. The results show that the electromagnetic response of the carbon fiber metamaterial units can be comparable to that of the metal metamaterial units. When the height of the wave-absorbing honeycomb is 50 mm and the thickness of the wave-transmitting skin is 1 mm, the introduction of the carbon fiber metamaterial units can significantly improve the low-frequency wave-absorbing performance of the honeycomb sandwich composites. The weakest reflectivity and the averaged reflectivity in the L-band are increased by more than 2 dB and 4 dB, respectively. The mechanical properties of the wave-transmitting skin with carbon fiber dielectric metamaterial are close to that without metamaterial units. The introduction of carbon fiber dielectric metamaterial units shows no negative effects on the mechanical properties of the wave-transmitting skin.
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随着现代战场电磁环境的日益复杂，宽频高隐身能力是保证航空装备突防能力、生存能力的关键，在外形隐身设计的基础上，吸波材料的应用是航空装备实现高隐身的关键[1-3]。对于当前的结构吸波复合材料，蜂窝夹层结构吸波复合材料的宽频吸波性能相对较好，但其吸波频段也仅主要针对2~18 GHz，更低频段(如L波段，1~2 GHz)的吸波性能不足[4-10]。而常规的增加吸收剂含量、增大材料厚度等提升低频吸波性能的方法，既会带来材料重量和厚度增加等问题，又无法获得良好的提升效果，无法满足应用需求[7-11]。
超材料隐身技术能够利用超材料单元设计实现对波的特性进行人工调制，从而控制波的散射强度、传播方向、极化状态、传播模式等，从而达到缩减目标特征的目的，是近年来隐身技术发展的重要方向之一[12-20]。通过将超材料隐身技术与传统吸波材料技术相结合，可以克服传统拓展低频吸波性能方法的不足，在与原有结构吸波复合材料厚度、重量相当的状态下拓展低频吸波性能，为结构吸波复合材料吸波性能提升、吸波频带拓展提供了一条全新的技术途径[21-27]。
超材料隐身性能是通过超材料单元设计实现的，当前超材料单元的设计通常是基于金属材料展开的，但金属材料与复合材料复合后的界面性能较差，会带来复合材料力学性能下降等问题，制约了超材料隐身技术的进一步应用。由于超材料结构选用的材料物理本质是有效连续导电介质，为了解决金属超材料的弊端，采用与复合材料具有良好界面匹配性的导电介质材料制备超材料单元，是解决超材料单元与复合材料复合匹配问题的一个有效方法。
本文研究了一种用于蜂窝夹层结构吸波复合材料的低频隐身介质超材料的性能和制备方法，对介质超材料单元电磁特性及其对吸波蜂窝夹层结构复合材料的力学性能影响进行了分析研究，通过采用介质超材料单元，实现了吸波蜂窝夹层结构复合材料提升低频吸波性能和降低力学性能影响的良好兼顾。
1. 实验材料及方法
1.1 原材料
在本实验中，透波预浸料采用中国航空制造技术研究院复合材料技术中心生产的FQW199/5429预浸料；吸波蜂窝采用中航复合材料有限责任公司生产的SKuF吸波蜂窝；透波蜂窝采用中航复合材料有限责任公司生产的Nomex蜂窝(NH-1-2.7-48)；反射承载层预浸料采用中航复合材料有限责任公司生产的ZT7H/5429预浸料，起到承载及作为反射底板的作用；胶膜采用黑龙江省科学院石油化学研究院生产的J-116胶膜；介质超材料单元自制而成。
1.2 试样制备
采用与透波面板相同树脂体系的碳纤维预浸料(ZT7H/5429)制备超材料结构单元，避免了引入多余的材料，降低对材料力学性能的影响。将超材料结构单元膜铺贴在透波预浸料中，采用热压罐共固化成型，制备成含超材料结构单元的透波蒙皮，然后将含超材料结构单元的透波蒙皮、吸波蜂窝芯及反射蒙皮通过胶膜胶接复合，获得含超材料结构单元的蜂窝夹层结构吸波复合材料，图1为含超材料蜂窝夹层结构吸波复合材料制备流程图。
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图 1 含介质超材料蜂窝夹层结构吸波复合材料制备流程图Figure 1. Fabrication process of the wave-absorbing honeycomb sandwich composite containing dielectric metamaterial1.3 性能测试
使用自由空间法对透波面板及含超材料单元的透波面板进行电磁波透波率测试，用于表征透波面板的透波特性及超材料单元的电磁频响行为。使用一对点聚焦透镜天线分别实现电磁波发射与接收，使用Keysight N5234B矢量网络分析仪进行扫频测试，测试频率范围为1~18 GHz，测试环境温度(25±1)℃，相对湿度40%~55%。通过分别测量待测样品的电磁波透射功率(Pts)与无样品加载时(即直通状态)的电磁波透射功率(Ptm)，可得以对数形式表达的电磁波透波率T=10lg(Pts/Ptm)，单位为dB。
使用弓形法测试系统对蜂窝夹层结构吸波复合材料进行电磁波反射率测试，用于表征复合材料的吸波性能。使用一对L波段喇叭天线分别实现电磁波发射与接收，使用Keysight N5234B矢量网络分析仪进行扫频测试，测试频率范围为1~2 GHz，测试环境温度(25±1)℃，相对湿度40%~55%。通过分别测量待测样品的电磁波反射功率(Prs)与相同尺寸良导体金属板的电磁波反射功率(Prm)，可得以对数形式表达的电磁波反射率R=10lg(Prs/Prm)，单位为dB。
透波蒙皮及含超材料单元透波蒙皮的拉伸性能、压缩性能、弯曲性能及层间剪切性能分别按照ASTM D3039[28]、ASTM D6641[29]、ASTM D790[30]和ASTM D2344[31]测试标准进行力学性能测试。
2. 结果与讨论
2.1 含超材料蜂窝夹层吸波复合材料电磁机制
相位梯度超材料是一种亚波长的各向异性周期性结构[19, 21, 24]，利用谐振结构单元对电磁场的相频响应，能使入射电磁波在表面不同位置产生不同的相位突变。通过对单元拓扑结构及其空间位置关系的人工设计，可在超材料表面引入渐变分布的相位梯度，从而调控反射波束与折射波束的方向，实现隐身效果。借助于相位梯度超材料在平面内对L波段低频电磁波的偏折调控，可以在保持吸波蜂窝材料厚度和重量的不变状态下，实现夹层结构吸波复合材料低频L波段吸波性能的提升。
图2为含超材料蜂窝夹层结构吸波复合材料结构示意图。含超材料蜂窝夹层结构吸波复合材料由透波面板、吸波蜂窝芯、反射面板及超材料单元构成，其中超材料单元复合于透波面板中，位于吸波蜂窝上方，当电磁波入射时，通过超材料单元的作用，可使低频电磁波的反射波和透射波发生偏折，一方面反射波束的偏折可直接降低入射方向的雷达散射截面(RCS)，另一方面透射波束的偏折使得折射角增加，从而增大了电磁波在吸波蜂窝中的传播路径，相当于增加了吸波蜂窝的等效厚度，由此提升蜂窝夹层结构吸波复合材料的低频吸波性能；此外，超材料不对其他中高频波段电磁波产生作用，电磁波可透过超材料单元进入吸波蜂窝，由吸波蜂窝损耗，使蜂窝夹层结构吸波复合材料获得宽频吸波性能。
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图 2 含超材料蜂窝夹层结构吸波复合材料结构示意图Figure 2. Schematic structure of the honeycomb sandwich composite containing metamaterial2.2 超材料单元电性能设计分析
由含超材料蜂窝夹层结构吸波复合材料的结构特点可知，其与常规蜂窝夹层结构吸波复合材料的最大差别在于引入了超材料单元，并且超材料单元是蜂窝夹层结构吸波复合材料提升低频L波段吸波性能、同时保持2~18 GHz宽频吸波性能的关键。因此，超材料单元的性能是保证含超材料蜂窝夹层结构吸波复合材料性能的关键。
本文基于相位梯度超表面原理设计了一种亚波长各向异性超材料结构单元，超材料单元结构示意图如图3所示。通过相位梯度超材料单元的作用，可以改变入射电磁波的相位，进而实现对电磁波反射方向的调控并达到隐身的目的；可以根据具体应用状态，通过调节单元的物理尺寸参数，对单元的电磁特性进行调整。设计的相位梯度超材料单元的典型电性能如图4和图5所示。
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图 4 含超材料单元与不含超材料单元的透波面板在1~18 GHz频率范围内的透波率曲线Figure 4. Transmittivity curves of the wave-transmitting skin with/without metamaterial units in the frequency range of 1-18 GHz![]()
图 5 含超材料单元与不含超材料单元的透波蜂窝夹层结构在L波段的反射率曲线Figure 5. Reflectivity curves of the wave-transmitting honeycomb sandwich composites with/without metamaterial units in the L-band使用自由空间法对透波面板和含超材料单元透波面板的电磁波透波率进行测试，其中透波面板的厚度均为1 mm，透波率曲线如图4所示。在4~18 GHz频率范围内，复合超材料单元的透波面板与不含超材料单元的透波面板的透波性能基本相当，说明所设计的超材料单元在高频频段具有良好的透波效果，基本没有降低透波面板的透波率，从而不会对吸波蜂窝的高频吸波性能产生显著影响。另一方面，在低频L波段(1~2 GHz)，复合超材料单元的透波面板的透波效果较差，透波率曲线存在一个极小值，其源自于相位梯度超材料在该频段的异常反射与异常折射效应，改变了电磁波的传播路径，使垂直透波率下降，证明了所设计的超材料单元的低频电磁响应功能的有效性。超材料单元在1~2 GHz频率范围的异常反射可使得反射波能量偏离入射方向、降低雷达散射截面，同时其异常折射效应可增加电磁波在吸波蜂窝中的传播距离，从而实现夹层结构吸波复合材料的低频损耗强度的提升。
使用弓形法对含超材料单元与不含超材料单元的透波蜂窝夹层结构复合材料的电磁波反射率进行测试，其中透波面板厚度均为1 mm，透波蜂窝为Nomex蜂窝，蜂窝厚度均为50 mm，测试频段为1~2 GHz，反射率曲线如图5所示。由于不含超材料单元的透波蜂窝夹层结构在1~2 GHz频率范围表现出高透波效果，因此其不具备吸波性能，反射率接近0 dB，即接近全反射状态，无隐身功能。而含超材料结构单元的透波蜂窝夹层结构在1~2 GHz频率范围的平均反射率为−13.5 dB、反射率峰值为−18.1 dB，在1.18~2 GHz频率范围的反射率均低于−10 dB，表现出了良好的低频吸波效果。这是由于超材料单元使反射波束发生偏折，从而降低了垂直方向(入射波方向)的反射率。综合图4及图5，可确定此吸波效果源自于相位梯度超材料在L波段的异常反射及异常透射等电磁响应行为，证明了设计的超材料单元在1~2 GHz频率范围可实现良好的吸波性能。
2.3 介质超材料单元制备研究
对于介质超材料单元的制备，关键在于选择适合的导电介质材料，根据有关资料显示，单向碳纤维复合材料的纤维轴向导电率在103~104 S/m范围内[32-33]，导电性能相对较好，所以本文选用单向碳纤维预浸料ZT7H/5429作为介质材料进行超材料单元制备研究。此外，由于ZT7H/5429预浸料与透波面板预浸料FQW199/5429是相同树脂体系，引入单向碳纤维超材料单元后，透波面板的力学性能不会降低。
本文利用自动裁剪和模板法相结合的方式对介质超材料单元进行了制备，第一步选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜作为模板材料，通过自动裁剪装置加工出超材料单元模板，见图6；第二步采用FQW199/5429透波预浸料完成透波面板铺贴；第三步将超材料单元模板铺覆于未固化的透波面板预浸料表面，根据模板完成介质超材料单元裁剪铺贴；第四步将表面含有介质超材料单元图案的透波面板预浸料固化成型，得到含介质超材料单元透波面板，见图7(a)。含金属铜超材料单元的透波面板也通过上述方法制备，相应的实物照片见图7(b)。
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图 7 含介质超材料单元透波面板 (a) 及含金属超材料单元透波面板 (b) 的实物照片Figure 7. Photograph of the wave-transmitting skin containing dielectric metamaterial units (a) and metal metamaterial units (b)2.4 介质超材料单元电性能验证
对于介质超材料单元电性能，首先对其透波性能进行了验证。图8和表1分别为与吸波蜂窝具有良好匹配性的碳纤维超材料单元与金属铜超材料单元在L波段的透波率曲线及透波特性统计结果。其中，两种超材料单元的拓扑形状相同(如图7所示)，区别仅在于超材料单元的材质及电导率差异。从图8中可以看出，碳纤维超材料单元的电磁响应峰值频点基本与金属超材料单元一致，碳纤维超材料单元电磁响应峰值弱于金属超材料单元，但两者整体平均透波率相当。虽然碳纤维超材料单元的导电性能(电导率103~104 S/m)弱于金属铜超材料单元(电导率107 S/m)[34]，导致电磁响应强度不如金属超材料单元，但其电磁响应频宽大于金属超材料单元，如表1所示，碳纤维超材料单元在L波段的平均透波率与金属超材料单元十分接近，说明二者在低频L波段的电磁响应特性基本相当。
在吸波性能方面，将碳纤维超材料单元引入吸波蜂窝夹层结构复合材料，透波面板厚度为1 mm，吸波蜂窝厚度为50 mm，含碳纤维超材料单元的吸波蜂窝夹层结构复合材料的吸波性能如图9和表2所示。碳纤维超材料单元引入后，吸波蜂窝夹层结构复合材料的低频L波段吸波性能得到明显提升，L波段反射率最弱值提升2 dB以上，平均反射率提升4 dB以上，满足设计预期。
2.5 介质超材料单元力学性能验证
采用碳纤维超材料单元的一个重要优点是其对复合材料力学性能基本不产生不利影响，为验证这一点，对引入碳纤维超材料单元的透波面板进行了材料基本力学性能表征，分别测试了拉伸、压缩、弯曲和层间剪切性能，测试结果见表3。
通过对比可以看出，含碳纤维超材料单元透波面板基本力学性能与透波面板复合材料自身力学性能相当，没有出现明显降低，引入碳纤维超材料单元不会降低透波面板力学性能。
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图 8 碳纤维超材料单元与金属超材料单元在L波段的透波率曲线Figure 8. Transmittivity curves of the carbon fiber metamaterial units and metal metamaterial units in the L-band表 1 碳纤维超材料单元与金属超材料单元在L波段透波特性的统计结果Table 1. Statistical results about the wave-transmitting properties of carbon fiber metamaterial units and metal metamaterial units in the L-bandMaterial
typePeak frequency/
GHzMinimum transmittivity/
dBAveraged transmittivity/
dBMetal metamaterial 1.64 −11.23 −4.91 Carbon fiber metamaterial 1.63 −8.79 −4.81 ![]()
图 9 含碳纤维超材料单元与不含超材料单元的吸波蜂窝夹层结构的L波段反射率曲线Figure 9. Reflectivity curves of the wave-absorbing honeycomb sandwich composites with/without carbon fiber metamaterials in the L-band表 2 不同吸波蜂窝夹层结构复合材料在L波段吸波特性的统计结果Table 2. Statistical results about the wave-absorbing properties of different wave-absorbing honeycomb sandwich composites in the L-bandMaterial type Maximum reflectivity/dB Averaged reflectivity/dB Without metamaterial −7.27 −10.38 With carbon fiber metamaterial −9.34 −14.66 表 3 含碳纤维超材料单元与不含超材料单元的透波面板力学性能对比Table 3. Comparison of the mechanical properties of wave-transmitting skin with/without carbon fiber metamaterial unitsMaterial Tensile property Compression property Bending property Interlaminar shear
strength/MPaStrength/
MPaModulus/
GPaStrength/
MPaModulus/
GPaStrength/
MPaModulus/
GPaWith carbon fiber metamaterial 810 31.2 310 29.1 625 24.7 407 Without metamaterial 815 30.1 307 28.1 629 25.6 51.5 3. 结 论
(1) 利用单向碳纤维预浸料实现了碳纤维介质超材料单元制备，碳纤维介质超材料单元可以实现与金属超材料单元相当的电磁响应效果。
(2) 当吸波蜂窝高度为50 mm、透波面板厚度为1 mm时，碳纤维介质超材料单元的引入，可以使吸波蜂窝夹层结构复合材料低频L波段的吸波性能得到显著提升，L波段反射率最弱值提升2 dB以上，平均反射率提升4 dB以上。
(3) 含碳纤维介质超材料单元透波面板力学性能与透波面板复合材料自身力学性能基本相当，性能没有出现明显降低，引入碳纤维介质超材料单元不会降低透波面板力学性能。
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图 1 含介质超材料蜂窝夹层结构吸波复合材料制备流程图
Figure 1. Fabrication process of the wave-absorbing honeycomb sandwich composite containing dielectric metamaterial
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图 2 含超材料蜂窝夹层结构吸波复合材料结构示意图
Figure 2. Schematic structure of the honeycomb sandwich composite containing metamaterial
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图 4 含超材料单元与不含超材料单元的透波面板在1~18 GHz频率范围内的透波率曲线
Figure 4. Transmittivity curves of the wave-transmitting skin with/without metamaterial units in the frequency range of 1-18 GHz
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图 5 含超材料单元与不含超材料单元的透波蜂窝夹层结构在L波段的反射率曲线
Figure 5. Reflectivity curves of the wave-transmitting honeycomb sandwich composites with/without metamaterial units in the L-band
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图 7 含介质超材料单元透波面板 (a) 及含金属超材料单元透波面板 (b) 的实物照片
Figure 7. Photograph of the wave-transmitting skin containing dielectric metamaterial units (a) and metal metamaterial units (b)
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图 8 碳纤维超材料单元与金属超材料单元在L波段的透波率曲线
Figure 8. Transmittivity curves of the carbon fiber metamaterial units and metal metamaterial units in the L-band
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图 9 含碳纤维超材料单元与不含超材料单元的吸波蜂窝夹层结构的L波段反射率曲线
Figure 9. Reflectivity curves of the wave-absorbing honeycomb sandwich composites with/without carbon fiber metamaterials in the L-band
表 1 碳纤维超材料单元与金属超材料单元在L波段透波特性的统计结果
Table 1 Statistical results about the wave-transmitting properties of carbon fiber metamaterial units and metal metamaterial units in the L-band
Material
typePeak frequency/
GHzMinimum transmittivity/
dBAveraged transmittivity/
dBMetal metamaterial 1.64 −11.23 −4.91 Carbon fiber metamaterial 1.63 −8.79 −4.81 
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表 2 不同吸波蜂窝夹层结构复合材料在L波段吸波特性的统计结果
Table 2 Statistical results about the wave-absorbing properties of different wave-absorbing honeycomb sandwich composites in the L-band
Material type Maximum reflectivity/dB Averaged reflectivity/dB Without metamaterial −7.27 −10.38 With carbon fiber metamaterial −9.34 −14.66
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表 3 含碳纤维超材料单元与不含超材料单元的透波面板力学性能对比
Table 3 Comparison of the mechanical properties of wave-transmitting skin with/without carbon fiber metamaterial units
Material Tensile property Compression property Bending property Interlaminar shear
strength/MPaStrength/
MPaModulus/
GPaStrength/
MPaModulus/
GPaStrength/
MPaModulus/
GPaWith carbon fiber metamaterial 810 31.2 310 29.1 625 24.7 407 Without metamaterial 815 30.1 307 28.1 629 25.6 51.5
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目的
超材料技术是近年来隐身技术发展的重要发展方向之一，但传统的金属超材料与树脂基复合材料之间的界面力学性能较差，制约了超材料技术在结构吸波复合材料中的实际应用。本文使用与透波蒙皮具有相同树脂体系的碳纤维预浸料制备介质超材料结构单元，比较介质超材料与传统金属超材料的低频电磁响应特性，研究介质超材料对蜂窝夹层复合材料的低频吸波性能及力学性能的影响。
方法基于相位梯度原理设计了亚波长各向异性超材料结构单元，以单向碳纤维预浸料(ZT7H/5429)为原材料，利用自动裁剪和模板法相结合的方式制备了介质超材料单元。将超材料单元铺贴在透波预浸料(FQW199/5429)中，采用热压罐共固化成型，制备成含超材料结构单元的透波蒙皮。然后将含超材料结构单元的透波蒙皮、吸波蜂窝芯(SKuF)及反射蒙皮通过胶膜胶接复合，获得含超材料结构单元的蜂窝夹层结构吸波复合材料。通过透波率测试表征介质超材料单元与传统金属超材料单元的电磁频响行为，通过反射率测试研究介质超材料单元对蜂窝夹层结构复合材料低频吸波性能的提升作用，通过拉伸、压缩、弯曲及层间剪切性能测试，研究介质超材料单元对透波蒙皮力学性能的综合影响。
结果透波率测试结果表明，介质超材料单元在2~18 GHz频率范围具有良好的透波性能，对透波面板的高频透波率无显著影响，因此不会对蜂窝夹层结构的高频吸波性能产生显著影响。但透波率曲线在1~2 GHz频率范围存在极小值，证明了所设计的相位梯度超材料具有有效的低频电磁响应功能，即由于相位梯度超材料在该频段的异常反射与异常折射效应，改变了电磁波的传播路径，使得垂直透波率显著下降。虽然碳纤维介质超材料单元电磁响应峰值弱于金属超材料单元，但二者在L波段的平均透波率相当，且介质超材料单元的有效响应频宽大于金属超材料单元。当吸波蜂窝高度为50 mm、透波面板厚度为1 mm时，碳纤维介质超材料单元的引入可使蜂窝夹层结构复合材料低频吸波性能得到显著提升，L波段反射率最弱值提升2dB以上，平均反射率提升4dB以上。含碳纤维超材料单元透波面板的拉伸、压缩、弯曲及层间剪切性能与透波面板复合材料自身力学性能基本相当，引入碳纤维介质超材料单元不会降低透波面板力学性能。
结论本工作制备的碳纤维介质超材料单元可以实现与金属超材料单元相当的电磁响应效果，介质超材料单元的引入可以使蜂窝夹层结构复合材料低频吸波性能得到显著提升，同时碳纤维介质超材料单元不会降低透波面板力学性能。该工作不仅为解决超材料单元与树脂基复合材料匹配兼容问题、提升蜂窝夹层复合材料低频吸波性能提供了一种有效方法，也为推动超材料技术在结构吸波复合材料中的实际应用提供了可靠借鉴。
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超材料隐身技术是近年来隐身技术发展的重要方向之一，为结构吸波复合材料吸波性能提升、吸波频带拓展提供了一条全新的技术途径。然而，传统的金属超材料单元与树脂基复合材料之间的界面性能较差，会带来复合材料力学性能下降等问题，制约了超材料隐身技术在结构吸波复合材料中的进一步应用。
本文提出了一种用于蜂窝夹层结构吸波复合材料的低频介质超材料的制备方法，采用与透波面板相同树脂体系的碳纤维预浸料制备超材料结构单元，实现了吸波蜂窝夹层结构复合材料提升低频吸波性能和保持原有力学性能的良好兼顾。研究表明，基于相位梯度超表面原理设计的介质超材料结构单元，在2~18 GHz频率范围具有良好的透波效果，对透波面板的高频透波率无显著影响，而在1~2 GHz低频范围具有良好的吸波性能，且由于碳纤维的良好导电性，碳纤维超材料在L波段的电磁响应特性与金属铜超材料接近，且前者的电磁响应频宽大于金属超材料单元。当吸波蜂窝高度为50 mm、透波面板厚度为1 mm时，碳纤维介质超材料单元的引入，可以使吸波蜂窝夹层结构复合材料低频吸波性能得到显著提升，L波段平均反射率提升4dB以上。与此同时，含碳纤维介质超材料单元透波面板基本力学性能与透波面板复合材料自身力学性能基本相当，引入碳纤维介质超材料单元不会降低透波面板力学性能。该工作为解决超材料单元与树脂基复合材料匹配兼容问题、提升蜂窝夹层吸波复合材料低频电性能提供了全新的思路，为进一步拓展超材料隐身技术在结构隐身复合材料中的应用奠定了基础。
含碳纤维超材料的蜂窝夹层结构吸波复合材料的(a)结构示意图与(b)L波段低频吸波性能
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