可设计介电常数梯度超材料的3D打印制备及其在X波段天线中的应用

本研究针对电子设备在特定频段(如X波段)对材料介电常数精确调控的需求，通过3D打印技术实现超材料微结构的精准构筑，建立介电常数预测模型，并研制出带宽达6.2 GHz、增益14.7 dB的X波段介质谐振天线，为高性能射频器件开发提供新范式。

　　

通过先进的三维打印技术制备具有梯度介电特性的超材料，实现了对材料有效介电常数(permittivity)的精确调控。研究人员基于有效介质理论(effective medium theory)建立复合材料介电性能预测模型，通过精准调控超结构几何参数达成介电特性的可编程设计。该研究以X波段(X-band)介质谐振天线(dielectric resonator antenna)为应用载体，成功研制出覆盖8–12 GHz全波段的宽频带天线，其带宽达到6.2 GHz（传统天线仅1.7–4.2 GHz），同时实现14.7 dB的高增益性能。这项突破为开发具有增强频率适应性和集成度的高性能天线、射频组件及频率选择器件开辟了新途径。