[發明專利]一種負磁導率超材料

無效

• 申請號: 201210051072.X
• 申請日: 2012-02-29
• 公開（公告）號: CN102593602A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;郭潔;劉豫青
• 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: 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，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，但這結構都不能實現磁導率μ明顯小于0或使超材料諧振頻率顯著降低，只有通過設計具有特殊幾何圖形的人造微結構，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，針對現有技術中負磁導率超材料諧振頻率較高的情況，提供一種能使諧振頻率顯著降低的負磁導率超材料。

本發明實現發明目的采用的技術方案是，所述超材料包括介質基板以及固定在介質基板上的人造微結構，所述人造微結構為一條折線，所述折線為自一點向外等間距螺旋而成。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述折線由線段組成，所述任兩相鄰線段均成九十度角。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述折線的線寬0.05-0.15mm。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述折線的線間距0.05-0.15mm。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述折線的厚度0.015-0.020mm。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述超材料的介質基板為FR-4基板或陶瓷基板。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述FR-4基板的介電常數為4.2-4.6，所述陶瓷基板的介電常數為8-16。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述介質基板劃分為多個相同的立方體介質基板單元，每個單元上附著有一個人造微結構。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述介質基板單元沿兩兩正交垂直的x、y、z三個方向陣列排布。

在本發明所述的負磁導率超材料中，所述折線螺旋的圈數大于2。

本發明的有益效果在于，人造微結構為一條折線，所述折線為自一點向外等間距螺旋而成，折線長度的表征結構可以等效為電感，折線上兩相對線段可以等效為電容，折線長度增加，則電感增大，電容增大，超材料對應的諧振頻率就會降低，根據上述人造微結構的形狀可知，本發明超材料呈各項異性，具有良好的發展前景。

【附圖說明】

圖1，現有負磁導率超材料人造微結構示意圖；

圖2，本發明優選實施例超材料示意圖；

圖3，本發明優選實施例超材料單元示意圖；

圖4，本發明優選實施例人造微結構示意圖；

圖5，現有負磁導率超材料的磁導率仿真效果示意圖；

圖6，本發明優選實施例的磁導率仿真效果示意圖；

圖中，1人造微結構、2介質基板、3介質基板單元、10超材料單元。

【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，如圖2所示，包括介質基板2、以及固定在介質基板上的人造微結構1，人造微結構1為一條折線，此折線為自一點向外等間距螺旋而成，折線由線段組成，任兩相鄰線段均成九十度角，本發明人造微結構1的示意圖參見圖4，這種形狀的微結構能夠使超材料呈各向異性。