[發明專利]人工微結構材料自由移植方法

有效

• 申請號: 201510552615.X
• 申請日: 2015-09-02
• 公開（公告）號: CN105160099B
• 公開（公告）日: 2018-06-26
• 發明（設計）人: 高勁松;王笑夷;湯洋;單冬至
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;B05C1/06;B05C5/00;B05C11/10
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所(普通合伙) 22210
• 代理人: 王瑩

人工微結構材料自由移植方法，屬于人工微結構材料技術領域。解決了現有技術難以直接制備出大尺寸外形復雜的人工微結構材料的問題。該方法先采用電磁學仿真軟件建立人工微結構材料的物理模型，然后將電磁學仿真軟件的背景折射率修改為待使用的粘性溶劑的折射率，優化結構參數，在基底上制備人工微結構材料后，再將制備的人工微結構材料從基底上剝離，超聲粉碎，碎片與粘性溶劑進行物理混合，得到涂料，最后將涂料刷涂、噴涂或熱壓在目標面上，自然固化，得到覆載在目標面上的人工微結構材料。該方法不僅能夠制備大尺寸外形復雜的人工微結構材料，且制備的人工微結構材料能夠保留其物理特性，能夠應用于民生及國防等多個領域。

技術領域

本發明屬于人工微結構材料技術領域，具體涉及一種人工微結構材料自由移植方法。

背景技術

人工微結構材料，如超材料、光子晶體等，是具有亞波長尺寸的微結構。通過在材料的關鍵物理尺寸、結構上的有序設計，可以使材料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，如表面等離子體共振效應、負折射率、負磁導率、逆多普勒效應等。由于人工微結構材料具有以上特性，目前已經成為當今國內外多個基礎學科的研究熱點，在民生及國防領域都具有巨大的應用潛力。

人工微結構材料多為三維交叉結構，結構內部又存在不同介質或金屬嵌入等情況，因此在制作中存在難以組合、嵌入、曲面化的技術問題。現有技術中，人工微結構材料的制備方法主要有光刻、納米壓印、物理氣相沉積等，但是這些技術工藝尚難以直接制備出大尺寸外形復雜的人工微結構材料(本發明的大尺寸指比人工微結構材料單元周期的長度大4個數量級以上的尺寸)，從而使很多人工微結構材料的構想暫時只能停留在實驗室或概念品階段。即現有技術中，經常出現人工微結構材料的單元結構已知(物理模型已知)，目標物理性質可測，但具體應用存在困難的現象。因為現有技術中的制備方法只可以制備出人工微結構材料的小尺寸樣品，具體尺寸范圍受制備設備本身的限制，如物理氣相沉積法制備納米結構周期陣列時，常規制備設備只能制備出平板陣列，在保證周期結構不被破壞的前提下，平板陣列的尺寸無法突破m級?，F有技術中，還沒有能夠制備大尺寸外形復雜的人工微結構材料的方法。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術中人工微結構材料的制備方法難以直接制備出大尺寸外形復雜的人工微結構材料的技術問題，提供一種人工微結構材料自由移植方法。

本發明解決上述技術問題采取的技術方案如下。

人工微結構材料自由移植方法，包括以下步驟：

步驟一、采用電磁學仿真軟件建立人工微結構材料的物理模型，將電磁學仿真軟件的背景折射率修改為待使用的粘性溶劑的折射率，優化結構參數；

步驟二、在基底上制備步驟一中優化結構參數后的人工微結構材料；

步驟三、將步驟二制備的人工微結構材料從基底上剝離，然后進行超聲粉碎，得到碎片，碎片的顆粒度比優化結構參數后的人工微結構材料周期單元的長度大2-4個數量級；

步驟四、將碎片與粘性溶劑進行物理混合，得到涂料，涂料中碎片的質量百分數為40-90％；

步驟五、將涂料刷涂、噴涂或熱壓在目標面上，自然固化，涂料在目標面上形成涂層，得到覆載在目標面上的人工微結構材料。

進一步的，步驟一與步驟四中，所述的粘性溶劑為光學環氧膠。

進一步的，步驟一中，所述電磁學仿真軟件為CST或者FDTD Solutions。

進一步的，步驟一中，所述采用電磁學仿真軟件建立人工微結構材料的物理模型的過程是：首先構建人工微結構材料的單元模型，單元模型建立后，利用電磁學仿真軟件自帶的Model工具建立人工微結構材料的周期陣列，然后在x，y，z三個空間尺度上構建空間周期陣列。