金属涂覆层的环境稳定性对双左手材料传输特性的影响

In this project, we will investigate the design of left-handed materials (LHM) with dual-left-handed properties and the influence of environmental factors on the left-handed characteristics for LHM with different metal coating. We will design and optimize the unit structure to obtain a left-handed material with good double-left-handed transmission performance using the theory of equivalent circuit model of the left-handed transmission line. Since the high-low temperature, humidity heat and salt spray corrosion are inevitably in real environment, the LHM structure with dual-left-handed properties will be fabricated with different metal coating and multi-aspects environment tests are carried out. The influence of environment on the coating microstructure, the left bandwidth and center frequency of left-handed band will be investigated, which will further feedback on the design and fabrication of LHM with double-left-handed properties. The project aims to obtain the LHM structures with low loss, device with miniaturization improvement and environment stability. The research on the environmental stability of LHM will also supply important knowledge resource for the exploration and development of double-left-handed LHM in broadband and multi-band applications.

本项目以不同金属涂覆层的左手材料为研究对象，探索双左手特性左手材料的设计实现以及环境因素对不同导电涂层左手材料的影响规律。我们利用左手传输线等效电路模型原理，设计和调整单元结构，制定优化方案，得出传输性能良好的双左手材料结构。同时，由于左手材料在工作过程中不可避免的要接触高低温、湿热和盐雾腐蚀环境，我们将加工制备出不同金属涂覆层的双左手材料，对其进行多方面的环境模拟试验，分析环境对左手频带的涂层微观结构、左手带宽及中心频率大小的影响，进一步反馈双左手材料的设计和制备，目标是获取损耗低、器件小型化，且具有环境稳定性的双左手材料。本项目对左手材料环境稳定性的研究将为探索和开发双左手材料在宽带和多频带的工程应用提供重要的知识储备。

左手材料可以有效减小器件尺寸，提高器件性能，近几年备受青睐，而具有双左手特性频带的左手材料结构可以满足日益增长的多边带需求，成为研究的大势所趋。本项目利用多频带等效电路模型原理，设计和调整单元结构，得出传输性能良好的双左手材料结构。同时，由于左手材料在工作过程中不可避免的要接触高低温、湿热和盐雾腐蚀环境，我们加工制备出不同金属涂覆层的双左手材料，进行多方面的环境模拟试验，分析环境对左手频带的涂层微观结构、左手带宽及中心频率大小的影响。项目完成全部研究内容，实现了预定研究目标。本项目实施以来取得的主要研究成果如下：.1. 我们经过对具有双左手频带特性结构的不断探索，设计了一款基于SRR-DGS结构的双左手频带左手材料结构，通过调整相应的结构参数使其谐振频率在2.45GHz和5.8GHz具有双左手特性，这种材料尺寸小、损耗低、频带宽，同时我们对该结构进行了实物加工并测试，验证了双左手频带的存在。.2. 我们对前期设计的双左手材料结构在加工时选择镀铜和镀银两种方式，我们对实体样品进行了三种环境稳定性实验，对镀铜的双左手材料进行了温度梯度测试，对镀铜和镀银的双左手材料分别进行了湿热环境以及盐雾腐蚀测试，我们考查分析了试验前后双左手材料表面的微观结构，测量分析了试验前后其传输特性和频带宽度的变化情况。.3. 环境稳定性的研究为探索和开发左手材料在宽带和多频带的工程应用提供了重要的知识储备，为左手材料在工程和其它特殊环境下的应用提供重要的依据。