Mechanische Metamaterialien als Breitband-Elektromagnetische Wellenabsorber: Untersuchung der Zusammenhänge zwischen geometrischen Parametern und elektromagnetischer Reaktion

Die Nutzung von leichtem und robustem mechanischen Metamaterialien stellt eine vielversprechende Lösung für multifunktionale elektromagnetische Wellenabsorber dar, aufgrund ihrer strukturierten porösen Strukturen, die ein Impedanzanpassung und strukturelle Absorption ermöglichen. Jedoch beeinflussen die verschiedenen geometrischen Parameter, die beim Bau dieser Metamaterialien beteiligt sind, deren elektromagnetische Reaktion und erfordern ein umfassendes Verständnis der zugrunde liegenden Absorptionsmechanismen. Durch experimentell validierte numerische Analysen untersucht diese Studie den Einfluss geometrischer Faktoren auf die elektromagnetische Reaktion von repräsentativen, leichtem, hochfestem mechanischen Metamaterialien, namentlich Oktett-Gitter und Oktett-Schaum. Durch den Vergleich der elektromagnetischen Reaktion unter variierenden Volumenfraktionen, Zelllängen und Multilayer-Konfigurationen von Oktett-Gitter und Oktett-Schaum treten unterschiedliche Absorptionsmechanismen auf, während sich die geometrischen Parameter ändern. Diese Mechanismen umfassen eine verringerte Reflexion aufgrund poröser Strukturen, effektive Mediumannäherungen innerhalb subwellenlänglicher Grenzen und transmissions- oder reflexionsgetriebene Phänomene, die aus dem Zusammenspiel von offenen und geschlossenen Zellstrukturen entstehen. Durch Analysen an diesen mechanischen Metamaterialien zeigen wir die Machbarkeit ihrer Verwendung als einstellbare, aber skalierbare Strukturen, die leicht, robust und breitbandige elektromagnetische Wellenabsorption bieten.