[發明專利]用作絕緣體的超材料

有效

• 申請號: 201110061804.9
• 申請日: 2011-03-15
• 公開（公告）號: CN102683869A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 劉若鵬;王今金;欒琳;趙治亞
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院;深圳光啟創新技術有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及超材料領域，更具體地說，涉及一種用作絕緣體的超材料。

背景技術

介電常數(permittivity)是材料對電場響應的一個參數，材料在外加電場時會產生感應電荷而削弱電場，原真空中的外加電場與最終材料中電場的比值即為介電常數，又稱誘電率。

自然界中，任何一種材料在特定的條件下，都有它特定的介電常數值或者介電常數曲線。介電常數較高的材料放在電場中，場的強度會在電介質材料內有可觀的下降。因此，介電常數高的材料，通常用來制造電容。

隨著技術日新月異的發展，人們對材料的應用要求越來越高，在某些場合，所需要的介電常數值遠高于自然界已有的材料的介電常數值，現有的介電常數較高的絕緣體也不能達到要求，這將為技術和產品研發造成瓶頸。實際上，自然存在的材料都很難實現這種要求，因此，人們轉向人工制造的超材料，以期實現上述技術目的。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術中自然界材料不能達到所需的較高介電常數的缺陷，提供一種可放大介電常數從而使整體達到較高介電常數的超材料。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種用作絕緣體的超材料，所述超材料包括絕緣體制成的基材和附著在所述基材上的多個人造微結構，每個所述人造微結構在電場中等效為一個電容。

在本發明所述的用作絕緣體的超材料中，所述基材為片狀，所述超材料由多個片狀基材疊加而成，每個所述片狀基材上均附著有多個同樣陣列排布的人造微結構。

在本發明所述的用作絕緣體的超材料中，所述絕緣體為塑料、橡膠、陶瓷、玻璃中的一種或幾種。

在本發明所述的用作絕緣體的超材料中，每個所述人造微結構的金屬絲呈“工”字形，包括直線形的第一金屬絲、分別連接在所述第一金屬絲兩端且垂直于第一金屬絲的第二金屬絲。

在本發明所述的用作絕緣體的超材料中，所述金屬絲為所述“工”字形人造微結構的衍生結構。

在本發明所述的用作絕緣體的超材料中，所述第二金屬絲被第一金屬絲平分，且長度小于第一金屬絲。

在本發明所述的用作絕緣體的超材料中，每個所述人造微結構的金屬絲為二維雪花形，包括相互垂直而連接成“十”字形的兩個第一金屬絲、分別連接在每個第一金屬絲兩端且垂直于第一金屬絲的第二金屬絲。

在本發明所述的用作絕緣體的超材料中，所述人造微結構為所述平面雪花形人造微結構的衍生結構。

在本發明所述的用作絕緣體的超材料中，每個所述人造微結構為三維雪花形，包括在三維空間內兩兩垂直且共一交點的三個第一金屬絲、分別連接在每個第一金屬絲兩端且垂直于第一金屬絲的第二金屬絲。

在本發明所述的用作絕緣體的超材料中，所述人造微結構為所述三維雪花形人造微結構的衍生結構。

實施本發明的用作絕緣體的超材料，具有以下有益效果：本發明通過在絕緣體制成的基材上附著金屬絲構成的微型人造微結構，電場經過金屬絲，使得金屬絲沿電場方向的兩端分別聚集正負電荷從而具有兩極，即形成等效電容，該等效電容附著在具有較高介電常數的絕緣體上，使得整體形成的超材料的介電常數成倍于絕緣體本身的介電常數，在一定應用場合下可以實現常規材料所無法實現的特殊功能。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1a是本發明的用作絕緣體的超材料的第一實施例、其人造微結構為“工”字形時的結構示意圖；

圖1b是圖1a所示實施例經過一維電場時的等效原理圖；

圖1c是由圖1a所示人造微結構衍生的第二實施例的示意圖；

圖1d是由圖1c所示人造微結構衍生的第三實施例的示意圖；

圖2a是人造微結構為類似“十”字形的第四實施例的示意圖；

圖2b是由圖2a所示人造微結構衍生的第五實施例的示意圖；

圖2c是由圖2b所示人造微結構衍生的第六實施例的示意圖；

圖3a是人造微結構為三維結構的第七實施例的示意圖；

圖3b是由圖3a所示人造微結構衍生的第八實施例的示意圖；

圖4是人造微結構的第九實施例的示意圖。

圖中各標號對應的名稱為：

1基材，2人造微結構，201第一金屬絲，202第二金屬絲，203第三金屬絲，204第四金屬絲，超材料單元3。

具體實施方式