[發明專利]由無序分布樹枝狀結構單元構成的左手材料

無效

• 申請號: 200810017324.0
• 申請日: 2008-01-18
• 公開（公告）號: CN101488600A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 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;H05K1/00
• 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，特別涉及一種由無序分布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)是一種由周期排列的結構單元組成的人工材料，作為結構單元的金屬絲和開口諧振環分別發生電諧振和磁諧振，并在特定頻段下同時產生負介電常數和負磁導率。而在已知的自然界材料中并不同時具備這種雙負的電磁參數，因此左手材料展現出許多奇異的電磁特性。隨著負折射、完美透鏡、隱身覆層等概念的提出及微納米加工工藝的改進，左手材料在紅外和可見光領域展現出無限的應用前景。然而目前紅外及可見光的微納米尺度結構材料的制備仍是研究難點，而且微尺度下制備如“環狀”，“網格狀”等規則結構將帶來大量隨機性的缺陷。這些缺陷隨程度的不同將破壞左手行為的產生。相對于傳統的電子束刻蝕技術，純化學合成方法制備左手材料有著簡便，快捷，可大面積制備等優點，但是化學合成法隨反應條件及外界環境的變化，制備出的樣品單元大小及間距同樣有很大的隨機性。因此，實際中急需一種適合單元無序分布的左手材料來適應更為嚴格的科研及應用條件。

樹枝狀結構是一種高度對稱的分形結構，且在諧振條件下，可以實現介電常數和磁導率同時為負值。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單元無序的左手材料單元模型，對于實現紅外或可見光左手材料的制備有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種由無序分布單元構成的左手材料，其結構單元為金屬銅樹枝狀結構。利用樹枝結構單元的二維全向性，通過設計不同分布參數，可以制備出實現準周期分布及完全隨機分布的樹枝狀結構左手材料。由于本發明中左手材料的單元分布為無序分布，因而對傳統的物理刻蝕制備方法或化學合成制備方法均能適應，大大拓寬了左手材料的應用領域，而且也對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結構示意圖

圖2實施例一擾動周期分布的樹枝狀左手材料結構示意圖

圖3實施例一擾動周期分布的樹枝狀左手材料微波透射圖

圖4實施例二十二重準周期分布的樹枝狀左手材料結構示意圖

圖5實施例三四重準周期分布的樹枝狀左手材料結構示意圖

圖6實施例四完全隨機分布的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，單元無序分布分狀態別為：

1.周期分布的基礎上加入隨機擾動。取擾動隨機數δ，設定0<δ<5mm，在原始間距為10mm的周期格點上引入距離為δ的位移。

2.準周期分布。設計4～12重不等準周期拓撲，準周期拓撲中多邊形的邊長均為10mm。

3.完全隨機分布。取隨機數Δ，定義0<Δ<15mm，將單元按隨機數Δ排列。

樹枝結構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。

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引入擾動的周期分布金屬樹枝狀結構單元陣列，周期晶格常數為10mm，取隨機數為0<δ<3mm。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θ₁＝45°，相臨兩個二級分支間夾角為θ₂＝45°，相臨兩個三級分支間夾角為θ₃＝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：