[發明專利]一種超材料基材及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201610370870.7
• 申請日: 2016-05-30
• 公開（公告）號: CN107446279A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 洛陽尖端技術研究院;洛陽尖端裝備技術有限公司
• 主分類號: C08L27/16
• 分類號: C08L27/16;C08K3/22;C08K5/54;C08K3/24
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,盧軍峰

技術領域

本發明涉及超材料領域，具體地，涉及一種高介電常數含氟超材料基材及其制備方法和應用。

背景技術

超材料是近十年來發展起來的對電磁波起調制作用的材料。超材料一般是由一定數量的金屬微結構附在具有一定力學、電磁學的基板上，這些具有特定圖案和材質的微結構會對經過其身的特定頻段的電磁波產生調制作用。

電子產品正向薄型化、高性能化和多功能化的方向發展，為此，在實踐中需要介電常數高且耐候性好的超材料基材。

發明內容

本發明提供了一種耐候性與高介電常數兼容的超材料基材及其制備方法和應用。

本發明提供了一種制備超材料基材的方法，其特征在于，所述方法包括：將含氟聚合物、納米陶瓷和硅烷偶聯劑進行球磨共混，得到共混物；以及使用流延機對所述共混物流延成型，得到超材料基材。

在上述方法中，其中，所述含氟聚合物、所述納米陶瓷和所述硅烷偶聯劑的重量比為100：1～50：0.1～10。

在上述方法中，其中，所述含氟聚合物為聚偏氟乙烯和/或聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)。

在上述方法中，其中，所述納米陶瓷為鈦酸鋇、二氧化鈦、鈦酸鍶鋇的一種或多種。

在上述方法中，其中，使用全方位行星式球磨機進行球磨共混。

在上述方法中，其中，使用4mm和0.5～4mm的鋯珠混合搭配進行球磨共混，球磨時間為4～60小時，轉速為0～300rpm。

在上述方法中，其中，所述流延成型的流延溫度為130～200℃。

在上述方法中，其中，得到的所述超材料基材為薄膜或片材。

本發明還提供了通過以上方法制備的超材料基材。

本發明還提供了超材料基材的用途，其中，所述超材料基材應用于天線、濾波器、雙工器或振蕩器。

現有的常用超材料基材的介電常數通常小于2.2，而通過本發明的方法得到的超材料基材的介電常數在3～40之間，其介電常數明顯高于現有的方法制備的超材料基材。同時，由于本發明采用具有高耐候性的含氟聚合物，通過本發明的方法制備的超材料在耐候性方面表現非常好。本發明通過在含氟聚合物中混入納米陶瓷粉，獲得了耐候性好且介電常數高的超材料基材。

附圖說明

圖1示出了本發明的超材料基材的制備方法的各個步驟。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

參照圖1，示出了本發明的超材料基材的制備方法的各個步驟。首先提供含氟聚合物粉末、納米陶瓷粉和硅烷偶聯劑。含氟聚合物包括聚偏氟乙烯和/或聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)。由于本發明采用具有高耐候性的含氟聚合物，通過本發明的方法制備的超材料在耐候性方面表現非常好。納米陶瓷粉包括鈦酸鋇、二氧化鈦、鈦酸鍶鋇的一種或多種。通過使用硅烷偶聯劑，可在無機物質和有機物質的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質懸殊的材料連接在一起而提高復合材料的性能和增加粘接強度。

然后，將重量比為100：1～50：0.1～10的含氟聚合物粉末、納米陶瓷粉和硅烷偶聯劑在少量乙醇的存在下在球磨機上進行濕法共混。優選地，球磨機為全方位行星式球磨機，全方位行星式球磨機有利于更均勻地進行混合。使用鋯珠(0.5～4mm)進行球磨，球磨時間為4～60小時，轉速為0～300rpm。鋯珠的尺寸主要影響到球磨顆粒的尺寸，一般鋯珠越小，球磨后顆粒的尺寸也越小。在實際球磨過程中一般采用4mm特定尺寸鋯珠與0.5～4mm可調尺寸鋯珠進行混合搭配(兩者數量比例是1:4)，以增加球磨效率和球磨質量。本發明將4mm鋯珠與0.5～4mm鋯珠進行混合搭配，可以獲得本發明的超材料基材所需要的期望的顆粒尺寸。

之后，使用流延機將濕混后的混合物進行流延成型，得到本發明所需的耐候性高介電常數超材料基材。在流延成型中，流延溫度為130～200℃。流延成型后的基材可以為薄膜或片材。

然后，通過本領域常用的波導法，使用矢量網絡分析儀在1GHz下測量得到的超材料基材的介電常數。本發明的實施例以2mm厚的超材料基材為樣本進行參數測量，但本發明并不限于此。使用本發明的方法制備的超材料基材可以應用于天線、濾波器、雙工器或振蕩器。

實施例1：