[發明專利]一種新型超材料

有效

• 申請號: 201110239963.3
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN103036042A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 劉若鵬;欒琳;寇超鋒;蔣楠楠
• 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
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種材料，更具體地說，涉及一種新型超材料。

背景技術

超材料又稱人工電磁材料，是一種新型人工合成材料，是由非金屬材料制成的基板和附著在基板表面上或嵌入在基板內部的多個人造微結構構成的。基板可以虛擬地劃分為矩形陣列排布的多個基板單元，每個基板單元上附著有人造微結構，從而形成一個超材料單元，整個超材料是由很多這樣的超材料單元組成的，就像晶體是由無數的晶格按照一定的排布構成的。每個超材料單元上的人造微結構可以相同或者不完全相同。人造微結構是由金屬絲組成的具有一定幾何圖形的平面或立體結構，例如組成圓環形、工字形的金屬絲等。

由于人造微結構的存在，每個超材料單元具有不同于基板本身的電磁特性，因此所有的超材料單元構成的超材料對電場和磁場呈現出特殊的響應特性；通過對人造微結構設計不同的具體結構和形狀，可以改變整個超材料的響應特性。

普通材料的介電常數隨著頻率的變化而變化，如圖1所示，在低損耗的情況下介電常數通常大于10，且只有一個諧振峰。在某些應用場合，特別是大規模集成電路中，需要用到具有低介電常數的材料，這就需要介電常數可以從零開始變化，普通材料一般都不滿足。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術不能使介電常數從零開始變化的上述缺陷，提供一種新型超材料，該材料在一定的頻段內具有寬頻高介電常數且在另一頻段內具有由零開始逐漸增大的介電常數分布。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種新型超材料，該材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括基板和附著在基板上的人造微結構，基板虛擬地劃分為多個陣列排布的基板單元，每個基板單元上附著一對人造微結構，每對人造微結構包括附著在所述基板單元上的形狀不同的第一人造微結構和第二人造微結構；所述第一人造微結構與第二人造微結構為雪花型結構或者雪花型的衍生結構。

在本發明的優選實施方式中，所述雪花型結構包括相互正交的兩個工字型結構，所述工字型結構包括相互平行的第一金屬線和第二金屬線，以及連接第一金屬線和第二金屬線的第三金屬線，二者的第三金屬線相交且相互垂直。

在本發明的優選實施方式中，所述兩個工字型結構完全相同，且二者的第三金屬線互相垂直平分。

在本發明的優選實施方式中，所述雪花型的衍生結構包括雪花型結構及其工字型結構第三金屬線或者第三金屬線的延長線上所連接的與第一、第二金屬線平行的平行金屬線。

在本發明的優選實施方式中，所述第一人造微結構為所述雪花型的衍生結構，且所述平行金屬線成對出現，并關于所述工字型結構第三金屬線的中點對稱。

在本發明的優選實施方式中，所述雪花型的衍生結構包括雪花型結構及其工字型結構的第一金屬線和第二金屬線兩端所連接的端部金屬線。

在本發明的優選實施方式中，所述端部金屬線為直線且向所述第三金屬線延伸。

在本發明的優選實施方式中，所述端部金屬線為弧線或者彎折線。

在本發明的優選實施方式中，所述第二人造微結構為所述雪花型的衍生結構，所述端部金屬線向所述第三金屬線中點延伸。

在本發明的優選實施方式中，相鄰兩第一金屬線的端部金屬線平行。

實施本發明所述的新型超材料，具有以下有益效果：該材料的介電常數在一定頻段內由零逐漸增大，當我們需要在不同頻段內用到介電常數由零逐漸增大的特性時時，只需要改變人造微結構的尺寸即可實現；這種在一定的頻段內介電常數由零逐漸增大的材料，可以滿足特定場合的應用需求。

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1是普通材料介電常數特性曲線；

圖2是實施例中的新型超材料的結構示意圖；

圖3是圖2所示材料中一個材料單元的結構示意圖；

圖4是實施例中第二人造微結構的結構示意圖；

圖5是實施例一中第一人造微結構的結構示意圖；

圖6是實施例一的磁導率特性曲線圖；

圖7是實施例一中第一人造微結構尺寸變大得到實施例二的結構示意圖；

圖8是實施例二的磁導率特性曲線圖；

圖9與圖10是實施例中第二人造微結構的可能結構。

具體實施方式

本實施例提供一種新型超材料，包括至少一個材料片層，當具有多個材料片層時，這些材料片層沿垂直于其表面的方向堆疊到一起。