[發(fā)明專利]一種陶瓷復合材料及其制備的超材料

有效

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• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN103288441A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉若鵬;欒琳;繆錫根;安娜·瑪麗亞·勞拉·博卡內(nèi)格拉;林云燕
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司
• 主分類號: C04B35/465
• 分類號: C04B35/465
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，尤其涉及一種陶瓷復合材料及其制備的超材料。

【背景技術(shù)】

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(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)有序設(shè)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，因此，為設(shè)計和合成超材料，人們進行了很多研究工作。2000年，杜克大學的Smith等人指出周期性排列的金屬線和開環(huán)共振器(SRR)的復合結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)介電常數(shù)ε和磁導率μ同時為負的雙負材料，也稱左手材料。之后他們又通過在印刷電路板(PCB)上制作金屬線和SRR復合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了二維的雙負材料。

現(xiàn)有的超材料人造微結(jié)構(gòu)一般為金屬材料，而介質(zhì)基板一般采用有機樹脂基板，有機樹脂基板材料的介電常數(shù)一般為3～5之間，而對于超材料的某些應用而言，往往需要比較高的介電常數(shù)材料作為介質(zhì)基板，在滿足各種機械性能的同時，很難尋找到合適的材料。

但是如果使用一些高介電常數(shù)、低損耗的材料，制備的產(chǎn)品機械性能不僅良好、致密、均勻，也可以制備成不同的形狀來滿足工業(yè)上的需求；

市面上的介質(zhì)陶瓷材料包括鈦酸鈣和一些氧化物，例如SrO、WO₃、PbO、B₂O₃或稀土等等，雖然該介質(zhì)陶瓷材料制備的基板的介電常數(shù)比較高、損耗比較低，但達不到超材料對高介電常數(shù)(例如大于40)的要求，同時，有些氧化物比較貴例如稀土，也有些氧化物有毒，不適合大規(guī)模使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是：提供一種主晶相為CaTiO₃和2wt％～4wt％?TiO₂混合物的陶瓷復合材料，該陶瓷復合材料制成的基板介電常數(shù)高、損耗低；

本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是：利用該陶瓷復合材料制成的基板作為超材料的基板，從而使得超材料的介電常數(shù)高、損耗低。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種陶瓷復合材料，按質(zhì)量百分比包括90％～94％的主晶相、2％～5％的B₂O₃和2％～5％的Co₂O₃。

所述的主晶相為CaTiO₃和TiO₂混合物。

所述的主晶相為CaTiO₃和2wt％～4wt％TiO₂混合物。

所述的主晶相、B₂O₃和Co₂O₃的粒度都為0.5～1微米。

一種超材料，包括基板和陣列在基板上周期性排布的微結(jié)構(gòu)，所述的基板由陶瓷復合材料制成，所述的陶瓷復合材料按質(zhì)量百分比包括90％～94％的主晶相、2％～5％的B₂O₃和2％～5％的Co₂O₃。

所述的主晶相為CaTiO₃和TiO₂混合物。

所述的主晶相為CaTiO₃和2wt％～4wt％TiO₂混合物。

所述的主晶相、B₂O₃和Co₂O₃的粒度都為0.5～1微米。

本發(fā)明的有益效果為：超材料基板由陶瓷復合材料制成，該陶瓷復合材料包括CaTiO₃和2wt％～4wt％TiO₂混合物的主晶相、B₂O₃和Co₂O₃，利用該陶瓷復合材料制備的基板介電常數(shù)可以達到45左右，損耗的正切角可以降低到0.0001～0.0002；并且制備出的基板致密、均勻、機械性能良好，可以廣泛應用在超材料上，作為超材料的基板。

【具體實施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)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(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。