[發明專利]一種負磁導率超材料

有效

• 申請號: 201210050232.9
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN103296431B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;郭潔;劉豫青;馬偉濤
• 申請（專利權）人: 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: 深圳中一專利商標事務所44237
• 代理人: 張全文

技術領域

本發明涉及超材料領域，具體地涉及一種負磁導率超材料。

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趨于成熟，對于負磁導率超材料的研究是現在國內外研究的熱點，負磁導率具有量子極化作用，可以對入射波產生極化作用，因此作用范圍很大，如在醫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，為物質的絕對磁導率μ與磁性常數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。磁導率是表示物質受到磁化場H作用時，內部的真磁場相對于H的增加(μ＞1)或減少(μ＜1)的程度。至今發現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的人工復合結構或復合材料。通過在材料的關鍵物理尺度上的結構有序設計，可以突破某些表觀自然規律的限制，從而獲得超出自然界固有的普通性質的超常材料功能。超材料的性質和功能主要來自于其內部的結構而非構成它們的材料。目前，現有的人造微結構的幾何形狀為“工”字形或者如圖1所示的類似“凹”字形的開口環形，但這些結構都不能實現磁導率μ明顯小于0或使超材料的諧振頻率顯著降低，只有通過設計具有特殊幾何圖形的人造微結構，配以特殊設計的基板和封裝，才能使得該人工電磁材料在特定頻段內達到磁導率μ值小于0，并具有較低的諧振頻率。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種特殊設計的超材料，在實現超材料磁導率為負的同時，大大降低超材料的諧振頻率。

本發明實現發明目的采用的技術方案是，提供一種負磁導率超材料，包括至少兩層具有負磁導率的超材料層，所述超材料層包括基板以及周期性陣列排布在基板上的多個人造微結構組成第一人造微結構層，所述超材料還包括一埋容材料層，所述埋容材料層的兩側面分別設置有多個人造微結構陣列排布的第二人造微結構層，兩層所述第二人造微結構層分別與所述超材料層通過半固化片粘結層疊。

優選地，所述基板為有機高分子基板或陶瓷基板。

優選地，所述人造微結構為開口諧振環結構或開口諧振環衍生結構的磁性微結構。

優選地，所述埋容材料的介質層厚度為0.005-0.020mm。

優選地，所述埋容材料的介電常數為14-20。

優選地，所述埋容材料的介電損耗為0.003-0.009。

優選地，所述半固化片的厚度為0.130-0.145mm。

優選地，所述半固化片的介電常數為7-9。

優選地，所述半固化片的介電損耗為0.0030-0.0050mm。

優選地，所述半固化片為FR-4等級的半固化片。

本發明的有益效果在于，將埋容材料嵌入超材料，降低了超材料的厚度，增大了超材料的介電常數，大大降低了超材料磁導率為負的諧振頻率。

附圖說明

圖1是本發明一優選實施例超材料結構示意圖；

圖2是本發明又一優選實施例超材料結構示意圖；

圖3是開口諧振環結構示意圖；

圖4是本發明一優選實施例超材料人造微結構示意圖；

圖5是本發明一優選實施例超材料磁導率仿真效果圖；

圖中，1第一人造微結構層，2第二人造微結構層，3基板，4半固化片，5埋容材料層。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。

本發明提供一種負磁導率超材料，參見圖1，本發明一優選實施例超材料結構示意圖，由圖可知，此實施方式中，包括兩層具有負磁導率的超材料層，超材料層包括基板3以及周期性陣列排布在基板3上的多個人造微結構組成第一人造微結構層1，超材料還包括一埋容材料層，埋容材料層的兩側面分別設置有多個人造微結構陣列排布的第二人造微結構層2，兩層第二人造微結構層2分別與超材料層通過半固化片4粘結層疊。

制造人造微結構可以采用蝕刻、電鍍、鉆刻、光刻、電子刻或離子刻的方法，本發明采用蝕刻的方法。如圖2本發明又一優選實施例超材料結構示意圖所示，本發明還可以有另一種實施方式，包括埋容材料層5及陣列排布在埋容材料5兩側面的第二人造微結構層2，兩層第二人造微結構層2分別與超材料層通過半固化片4粘結層疊。