[發明專利]一種超材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110255663.4
• 申請日: 2011-08-31
• 公開（公告）號: CN102965624A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;法布里齊亞;何雪涵
• 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: C23C14/24
• 分類號: C23C14/24;C23C14/04
• 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，尤其涉及一種超材料及其制備方法。

【背景技術】

超材料是一種以人造結構為基本單元、并以特定方式進行空間排布的具有自然界材料所不具有的、特殊物理化學性質的新型材料，它的特殊性質不是由其材料本身的化學組成，而是由其人造結構的特征所決定的。

超材料的特殊性質在很大程度上取決于材料的關鍵物理尺度，例如晶體在原子尺度上是排列有序的，正因為如此，晶體材料擁有一些無定型態所不具有的物理特征，由此類比，在其它層次上的有序排列則可能獲得一定程度的自然界中的材料所不具有的物理性質。

超材料包括人造結構以及人造結構所附著的材料，該附著材料對人造結構起到支撐作用，因此可以是任何與人造結構不同的材料，這兩種材料的疊加會在空間中產生一個等效介電常數與磁導率，而這兩個物理參數分別對應了材料的電場響應與磁場響應。

超材料的制備在技術上目前主要通過光蝕刻、電化學沉積等技術在基底材料上鍍上有特定重復圖案的銅層來實現。由于光蝕刻等技術本身的限制，基底材料一般為硬質的FR4板。柔性可彎曲伸縮的基底材料或封裝材料是現階段許多研究小組正在致力研究的熱點。目前所報道的超材料中，微結構單元的組成材料一般都是金屬，如銅、金、銀等，重復圖案主要為開口諧振環(SRR)或者傳輸線結構。

【發明內容】

本發明所要解決的技術問題是：利用真空蒸鍍技術將金屬鍍到基板上，成膜快、效率高、操作簡單。

本發明解決技術問題所采用的技術方案為：一種超材料的制備方法，其特征在于：所述的制備方法包括以下步驟：

將潔凈并干燥后的基板放置在蒸鍍容器內的工作臺上；

在真空環境下，將蒸鍍容器內的金屬加熱直至升華成為金屬蒸汽；

所述的金屬蒸汽通過掩膜板在基板上形成一層均勻的金屬膜，金屬膜圖案為超材料的微結構。

所述的步驟進一步包括：為使所述的基板表面平整，在基板潔凈并干燥之前對所述的基板拋光處理。

所述的蒸鍍容器設置有使金屬原子往同一個方向運動的電場。

所述的金屬與電源相連，采用電加熱所述的金屬。

所述的金屬膜圖案的厚度由蒸鍍的時間控制。

所述的蒸鍍時間越長，所述的金屬膜圖案的厚度越厚。

進一步改進，所述的金屬膜圖案的厚度可以在納米量級。

所述的金屬膜圖案由所述的掩膜板控制。

所述的金屬為金、銀、鉑、鋁或銅。

所述的基板材質為硬質的或柔性的板材或薄膜。

所述的基板為紙質基板。

一種超材料，其特征在于：包括以上所述方法制備的超材料。

本發明的原理為：在真空環境下，將蒸鍍容器中所需成膜的金屬加熱至蒸發溫度，使金屬升華，在低溫的基板上形成晶核，然后長大合并形成厚度均勻的膜。

本發明的有益效果為：

1、利用真空蒸鍍法為基板鍍膜，操作簡單、容易；制成的金屬膜純度高，厚度也可以根據蒸鍍時間控制至納米量級；并且成膜快、效率高，工藝重復性好；

2、本發明使用蒸鍍工藝，無污染、環保；并且大大減少了金屬用量，尤其當選擇貴金屬作為超材料微結構時，可以降低成本；

3、相對于傳統的光蝕刻技術對基板材料的局限性，蒸鍍技術對基板材料的選擇范圍較寬，可以是各類板材薄膜，包括柔性的、剛性的，也可以是紙張、布料類。

【附圖說明】

圖1為本發明實施例一的原理結構圖。

【具體實施方式】

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

一種超材料的制備方法，及由這種方法制得的超材料，所述的制備方法包括以下步驟：

a、將潔凈并干燥后的基板放置在蒸鍍容器內的工作臺上；

如果所述的基板的表面不平整，在對基板潔凈干燥之前可以對所述的基板進行拋光處理，使基板表面平整；

b、在真空環境下，將蒸鍍容器內的金屬加熱直至升華成為金屬蒸汽；

具體的，所述的蒸鍍容器內加有一電場，使金屬原子往同一個方向運動，避免金屬原子在蒸鍍容器內四濺，浪費金屬，減少了金屬用量，降低了成本；

c、所述的金屬蒸汽通過掩膜板在基板上形成一層均勻的金屬膜，金屬膜圖案為超材料的微結構；