[發(fā)明專利]一種金屬/柔性介質(zhì)層/金屬周期結(jié)構(gòu)吸波材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104505598A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董鳳良;徐麗華;宋志偉;閆蘭琴;褚衛(wèi)國
• 申請（專利權(quán)）人: 國家納米科學(xué)中心
• 主分類號: H01Q17/00
• 分類號: H01Q17/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 鞏克棟;楊晞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸波材料領(lǐng)域，尤其涉及一種吸收頻率可調(diào)控的柔性襯底上的金屬/柔性介質(zhì)層/金屬周期結(jié)構(gòu)吸波材料。

背景技術(shù)

吸波材料是指能吸收、衰減入射的電磁波并將其電磁能轉(zhuǎn)換成熱能耗散掉或使電磁波因干涉而消失的一類材料。由于在電磁抗干擾、電磁屏蔽、雷達(dá)隱身等方面都有重要應(yīng)用，吸波材料已成為現(xiàn)代材料學(xué)研究的重要分支。傳統(tǒng)涂覆吸波材料有鐵氧體、電碳黑、鐵基微粉、改性碳納米管、乙炔炭黑、陶瓷材料碳纖維、羥基鐵和鈦酸鋇陶瓷等，每種材料有其獨特的吸波性能，但都存在吸波頻段窄、質(zhì)量大、密度高和較厚等缺點。

結(jié)構(gòu)型吸波材料可通過調(diào)節(jié)尺寸實現(xiàn)任意頻段電磁波的吸收，近些年來逐漸受到研究人員的重視。如專利CN103700951A公開了一種復(fù)合介質(zhì)雙層FSS結(jié)構(gòu)SRR金屬層超輕薄吸波材料，從上至下依次包括第一頻率選擇表面電阻層、第一介質(zhì)層、第二頻率選擇表面電阻層、第二介質(zhì)層和金屬反射層，第一頻率選擇表面電阻層由周期排列的碳膜貼片單元組成，第二頻率選擇表面電阻層由碳膜上周期排列的開孔單元組成，金屬反射層由金屬覆蓋層上周期排列的開孔單元組成，金屬覆蓋層上的開孔單元為諧振環(huán)結(jié)構(gòu)。專利CN102732210A公開了具有周期結(jié)構(gòu)的電磁吸波材料，包括磁性吸波塊和介電材料網(wǎng)格，介電材料網(wǎng)格上的網(wǎng)孔為通孔，磁性吸波塊按照一定周期性嵌布在介電材料網(wǎng)格的通孔中。專利CN102724857A公開了在金屬平板上覆蓋的輕質(zhì)泡沫材料層，泡沫材料層的表面周期性的設(shè)置有銅線段陣列，所述銅線表面包覆有鐵基磁性吸波材料。上述涉及的吸波材料只是通過物理結(jié)構(gòu)上的設(shè)計來改善吸波性能，未涉及到通過微加工方法制備的結(jié)構(gòu)型吸波材料。

發(fā)明人在專利CN103779667A中公開了一種在硅襯底材料上制作的吸波材料及其制備方法，其介質(zhì)材料為低應(yīng)力25μm厚含硅介質(zhì)層，但其制作成本相對較高。隨著柔性介質(zhì)和有機發(fā)光二極管(OLED)技術(shù)等柔性電子學(xué)的快速發(fā)展，柔性襯底上的吸波材料將會發(fā)揮其重要作用，目前尚未有涉及柔性襯底吸波材料及其制備方法的專利。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種在柔性襯底上制備吸收頻率可調(diào)控的金屬/柔性介質(zhì)層/金屬周期結(jié)構(gòu)吸波材料的方法，使用微加工工藝制備具有金屬/柔性介質(zhì)膜/金屬周期結(jié)構(gòu)的吸波材料，制備工藝簡單可行、成本低。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種金屬/柔性介質(zhì)層/金屬周期結(jié)構(gòu)吸波材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

(1)在柔性襯底的一面制備金屬膜；

(2)在柔性襯底的另一面旋涂光刻膠，并烘烤；

(3)對光刻膠曝光并顯影后，得到光刻膠周期結(jié)構(gòu)圖形；

(4)在有光刻膠周期結(jié)構(gòu)圖形的一面，采用電子束蒸發(fā)沉積金屬膜；

(5)利用剝離工藝得到具有金屬/柔性介質(zhì)層/金屬周期結(jié)構(gòu)的金屬膜結(jié)構(gòu)的吸波材料。

本發(fā)明所用的制備方法，先在柔性襯底的一面制備金屬膜，再在另一面旋涂光刻膠并沉積金屬膜，這樣可以使柔性襯底既作為結(jié)構(gòu)支撐，又作為介電材料。

通過調(diào)節(jié)周期性微結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸來調(diào)節(jié)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，同時調(diào)整介質(zhì)材料厚度，可使得在某頻段的吸收率接近1。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述步驟(1)中柔性襯底為聚酰亞胺(PI)膜、超薄玻璃、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚對萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等中任意一種，一般為常用的柔性襯底材料。

所述步驟(1)中柔性襯底的厚度根據(jù)波吸收的頻段而定，優(yōu)選為3-30μm，例如為3μm、4μm、4.3μm、5μm、6μm、6.8μm、8μm、9μm、10.8μm、13μm、15μm、17μm、20μm、23μm、25μm、27μm或30μm等。

本發(fā)明所用的襯底需要潔凈無污染，一般可以通過清洗去除襯底表面的雜質(zhì)等附著物，清洗襯底的工藝方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，比如可以使用去離子水和/或乙醇等清洗。作為優(yōu)選技術(shù)方案，本發(fā)明所述的方法，步驟(1)中所述襯底經(jīng)過如下預(yù)處理：

(1)將柔性襯底放入丙酮溶液中超聲清洗5-10min，例如5min、6min、7min、8min、9min或10min等；

(2)取出襯底放入異丙醇(IPA)中超聲清洗5-10min，例如5min、6min、7min、8min、9min或10min等；

(3)取出襯底用去離子水清洗干凈，使用氮氣槍將襯底吹干。