[發(fā)明專利]一種超材料的制備方法及超材料

有效

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• 申請日: 2012-02-09
• 公開（公告）號: CN103247860B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;郭潔;楊學龍
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 深圳中一專利商標事務所44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發(fā)明涉及超材料領域，具體地涉及一種超材料的制備方法及超材料。

背景技術

目前，國際社會對磁導率方面已有大量的研究，其中對于正磁導率的研究已經(jīng)趨于成熟，對于負磁導率超材料的研究是現(xiàn)在國內(nèi)外研究的熱點，負磁導率具有量子極化作用，可以對入射波產(chǎn)生極化作用，因此作用范圍很大，如在醫(yī)學成像領域中的磁共振成像技術，負磁導率材料能夠加強電磁波的成像效果，另外負磁導率材料在透鏡研究方面亦有重要作用，在工程領域，磁導率通常都是指相對磁導率，為物質(zhì)的絕對磁導率μ與磁性常數(shù)μ₀(又稱真空磁導率)的比值，μ_r＝μ/μ₀，無量綱值。通常“相對”二字及符號下標r都被省去。磁導率是表示物質(zhì)受到磁化場H作用時，內(nèi)部的真磁場相對于H的增加(μ＞1)或減少(μ＜1)的程度。至今發(fā)現(xiàn)的自然界已存在的材料中，μ都是大于0的。

超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復合結(jié)構(gòu)或復合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設計，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。超材料的性質(zhì)和功能主要來自于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)而非構(gòu)成它們的材料。超材料包括基板及附著在基板上的人造微結(jié)構(gòu)。只有通過設計具有特殊幾何圖形的人造微結(jié)構(gòu)和與其相匹配的基板，才能使得該人工電磁材料在特定頻段內(nèi)達到磁導率μ值小于0，并具有較低的諧振頻率。

基板的性能大大影響超材料的整體性能，特別是基板的介電常數(shù)、介電損耗、磁導率等參數(shù)直接影響制得超材料的功能，目前，一般采用印制電路板(PCB)工藝實現(xiàn)超材料的人造微結(jié)構(gòu)和介質(zhì)基板的復合體系，在使用印制電路板工藝制造超材料的過程中，通常選用FR-4等級的覆銅板充當基板，這種基板的介電常數(shù)約為4.5，介電損耗正切值約為0.02。但是一些應用于較低頻段(幾兆赫茲到幾十兆赫茲)的具有特定功能的磁性超材料，需要介電常數(shù)較高、介電損耗較低、質(zhì)地較輕薄且電容較大的材料充當基板，F(xiàn)R-4等級的覆銅板明顯不能滿足上述要求。

綜上所述，應提供一種超材料，其基板質(zhì)地輕薄、介電常數(shù)較高、介電損耗較低且電容較大，能有效降低超材料板的諧振頻率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于，提供一種超材料及其制備方法，其基板為埋容材料基板，埋容材料基板更輕薄、介電常數(shù)較高、介電損耗較低且電容較大，有效降低超材料板的諧振頻率，增強了超材料的性能。

本發(fā)明實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術方案是，提供一種超材料及其制備方法的制備方法，本發(fā)明超材料的基板為埋容基板，本發(fā)明超材料的制備方法包括以下步驟，101.在埋容材料上刻制出多個人造微結(jié)構(gòu)，埋容材料包括相對的第一側(cè)和第二側(cè)，在埋容材料的第一側(cè)周期性陣列排布有多個人造微結(jié)構(gòu)組成的第一人造微結(jié)構(gòu)層，第二側(cè)周期性陣列排布有多個人造微結(jié)構(gòu)組成的第二人造微結(jié)構(gòu)層，102.將第一人造微結(jié)構(gòu)層與第二人造微結(jié)構(gòu)層分別與半固化片固定，得到所述超材料。

優(yōu)選地，所述埋容材料的介質(zhì)層厚度為8-12μm。

優(yōu)選地，所述埋容材料的介電常數(shù)為14-20。

優(yōu)選地，所述埋容材料的介質(zhì)損耗為0.003-0.006。

優(yōu)選地，通過蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法刻制出所述多個人造微結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供一種超材料，包括基板及多個周期性陣列排布在基板上的人造微結(jié)構(gòu)，所述超材料的基板為埋容材料，所述埋容材料基板包括相對的第一側(cè)和第二側(cè)，第一側(cè)固定有多個人造微結(jié)構(gòu)組成的第一人造微結(jié)構(gòu)層，第二側(cè)固定有多個人造微結(jié)構(gòu)組成的第二人造微結(jié)構(gòu)層，第一人造微結(jié)構(gòu)層、第二人造微結(jié)構(gòu)層上覆蓋有半固化片。

優(yōu)選地，所述半固化片為FR-4級的半固化片。

優(yōu)選地，所述人造微結(jié)構(gòu)為金屬人造微結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果在于，埋容材料具有介質(zhì)層薄、介電常數(shù)高、介電損耗低的特點，經(jīng)過特殊設計的人造微結(jié)構(gòu)具有理想的降頻效果，埋容材料基板與經(jīng)過特殊設計的人造微結(jié)構(gòu)結(jié)合制成的超材料，使超材料更加輕薄、介電常數(shù)較高、介電損耗較低且電容較大，有效降低了超材料板的諧振頻率，增強了超材料的性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明超材料一優(yōu)選實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明超材料一優(yōu)選實施例埋容材料結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明超材料一優(yōu)選實施例人造微結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明超材料一優(yōu)選實施例制備方法流程圖；

圖5是現(xiàn)有技術超材料磁導率仿真效果圖；