[發明專利]由樹枝狀結構單元構成的左手材料

無效

• 申請號: 200710018058.9
• 申請日: 2007-06-15
• 公開（公告）號: CN101325274A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 趙曉鵬;周欣
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H01P7/00
• 分類號: H01P7/00;H01P11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種左手材料，特別涉及一種由樹枝狀結構單元構成的左手材料。

背景技術

左手材料(left-handed?metamaterials)是一種人工周期復合結構材料，其在一定頻率范圍內介電常數和磁導率實部同時為負值。當電磁波在材料內部傳播時，相速度與能流方向反向，電場、磁場和波矢方向服從左手定則。由于左手材料這種反常的物理特性表現出許多奇異的光學和電磁學性能，如負折射率，完美透鏡效應，反常Doppler效應、反常Cherenkov效應等。因此對研制超分辨光學儀器，探測器，隱身材料，微波器件等方面有著重要應用價值。目前左手材料的制備多采用復合金屬絲陣列和開口諧振環陣列來分別實現負介電常數和負磁導率。然而兩種結構的復合對制備工藝提出了更高的要求，如開口諧振環陣列和金屬桿陣列必需嚴格對齊，復合結構必須采用多層結構等。由于制備高頻甚至到紅外及可見光頻段，所需諧振單元尺寸達到了納米級別，傳統的物理刻蝕工藝已經很難制備這樣復雜多層結構的左手材料。而且，由于開口諧振環和金屬絲單元結構自身諧振模式的特殊性，需要外界電磁場以特定的偏極化方向入射激勵，才能產生左手效應，這也對實際應用帶來許多局限。

樹枝狀結構是一種高度對稱的分形結構，其物理模型可以用DLA模型或自仿射分形模型來描述。在電化學或高分子化學領域，納米尺度樹枝狀結構材料的制備技術已經十分成熟。利用樹枝狀結構作為左手材料的單元模型，對于實現紅外或可見光全向左手材料有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種由樹枝狀結構單元構成的左手材料。其結構單元為金屬樹枝狀結構。通過結構參數設計，使金屬樹枝的電諧振和磁諧振位于同一頻段，從而實現左手行為。由于本發明中左手材料的單元僅為單一的樹枝結構，因而加工工藝十分簡便；樹枝結構的高度對稱性使其能適應多角度入射的微波，大大拓寬了左手材料的應用領域；而且也對以化學方法制備紅外或可見光波段的樹枝狀左手材料給予了重要借鑒及理論支持。

附圖說明

圖1?樹枝狀結構單元的左手材料

圖2?實施例一樹枝狀左手材料結構示意圖

圖3?實施例一樹枝狀左手材料微波透射圖

圖4?實施例二樹枝狀左手材料結構示意圖

圖5?實施例三樹枝狀左手材料結構示意圖

圖6?實施例四樹枝狀左手材料塊材結構示意圖

具體實施方式

采用電路板刻蝕技術，在厚度為0.8～2mm的環氧酚醛玻璃纖維PCB基板某一面上刻蝕出金屬樹枝狀結構單元陣列，單元間隔d＝5～15mm。樹枝的從中心向外圍的各級分支長度分別為一級分支長度l₁＝0.5～2.5mm，二級分支長度l₂＝0.5～2mm，三級分支長度l₃＝0.5～1mm，相臨兩個一級分支間夾角為θ₁＝20°～75°，相臨兩個二級分支間夾角為θ₂＝20°～75°，相臨兩個三級分支間夾角為θ₃＝20°～75°，線寬為0.1～2mm。按實際需求將刻蝕后的PCB版切塊，制得單層樹枝狀左手材料。若將多片單層樹枝狀左手材料按等間距2～10mm排列，即得到塊狀樹枝狀左手材料。

本發明的實現過程和材料的性能由實施例和附圖說明：

實施例一：

采用電路板刻蝕技術，在厚度為0.8mm的環氧酚醛玻璃纖維PCB基板的一面上刻蝕出金屬樹枝狀結構單元陣列，單元間隔d＝9mm。樹枝的從中心向外圍的各級分支長度分別為一級分支長度l₁＝2mm，二級分支長度l₂＝0.9mm，三級分支長度l₃＝0.9mm，相臨兩個一級分支間夾角為θ＝45°，相臨兩個二級分支間夾角為θ＝45°，相臨兩個三級分支間夾角為θ＝45°，線寬為1.5mm。將刻蝕后的PCB板切成大小為65mm×65mm，制得單層樹枝狀左手材料如附圖2所示。單層樹枝狀左手材料的微波透射曲線如附圖3所示。

實施例二：