[發明專利]一種超材料及其制造方法

有效

• 申請號: 201710499174.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN109130222B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳光啟高等理工研究院
• 主分類號: B29C69/00
• 分類號: B29C69/00;B29C48/00;B29K505/00
• 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

本發明提供了一種超材料的制造方法，該制造方法包括以下步驟：a)將吸波劑粉體和金屬電極粉末中的至少一種、絕緣基材粉體分別加入熱塑性樹脂，混合均勻，作為原料；b)按照超材料微結構設計，將原料使用共擠出工藝形成微結構單元棒狀材料；以及c)將微結構單元棒狀材料按照微結構周期排布方式進行排布，放入擠出機，使用擠出機共擠出周期排布的超材料微結構。本發明還提供了一種由上述方法制造的超材料。本發明通過將高分子共擠出工藝與超材料技術結合，提供了一種高效、低迭代成本、較高良品率的陶瓷基超材料制造方法。通過共擠出?共燒工藝獲得更薄更高效的吸波超材料。

技術領域

本發明涉及電磁通信領域，更具體地說，涉及一種超材料及其制造方法。

背景技術

超材料是一種具有天然材料所不具備的超常物理性質的人工復合結構材料，其通過周期性排列的人工微結構來改變空間中各點的介電常數和磁導率μ，而讓整個超材料在一定頻率范圍內具有超越普通材料的介電常數和磁導率μ。而折射率n等于介電常數與磁導率μ的乘積的開方，也就是說，我們可以制造出具有超越普通材料的折射率的超材料。

現在常用微結構套印工藝制造多組分微結構。結合金屬微結構蝕刻技術、微結構絲網印刷技術，結合對位等技術，在同一基材上疊加制造超材料各組分微結構。此方法由于各組分制造串行，流程復雜，且差錯率相乘疊加，導致最終微結構良品率低下。套印技術中的對位技術十分關鍵，而多次對位導致其精度難以保證。另一方面，套印技術中每個組分需要制造一個單一模板(如絲網)，導致超材料迭代成本較高，周期長。

發明內容

針對現有技術中超材料制備工藝復雜、成本高的缺陷，本發明的目的在于提供多組分一次性成型和燒結的新型超材料制造工藝。

根據本發明的一個方面，提供了一種超材料的制造方法，包括以下步驟：a)將吸波劑粉體和金屬電極粉末中的至少一種、絕緣基材粉體分別加入熱塑性樹脂，混合均勻，作為原料；b)按照超材料微結構設計，將所述原料使用共擠出工藝形成微結構單元棒狀材料；以及c)將所述微結構單元棒狀材料按照微結構周期排布方式進行排布，放入擠出機，使用所述擠出機共擠出周期排布的超材料微結構。

在上述制造方法中，所述制造方法在步驟c)之后，還包括以下步驟：d)重復步驟c)，多次共擠出，直到形成設計所需的超材料微結構尺寸。

在上述制造方法中，所述制造方法在步驟d)之后，還包括以下步驟：e1)使用線切割裝置，切割所需厚度的超材料微結構薄片，使用模壓、等靜壓、或膠接方式完成超材料微結構薄片的拼接，制成阻抗匹配超材料素坯；以及f1)將所述阻抗匹配超材料素坯放入燒結爐中，進行排膠-燒結，完成陶瓷基超材料的制造。

在上述制造方法中，所述制造方法在步驟d)之后，還包括以下步驟：e2)使用激光切割裝置，切割所需厚度的超材料微結構薄片，通過模壓、真空袋壓的方式將所述超材料微結構薄片鋪覆于曲面模具上，形成曲面共形的超材料素坯；以及f2)分別將相應的所述曲面共形的超材料素坯放入燒結爐進行排膠-燒結，完成曲面陶瓷基超材料瓦的制造。

在上述制造方法中，所述制造方法在步驟d)之后，還包括以下步驟：e3)使用線切割裝置，切割所需厚度的超材料微結構薄片，形成超材料高效吸波件。

在上述制造方法中，所述吸波劑粉體包括碳纖維粉體、碳化硅纖維粉體或多晶鐵纖維粉體中的一種或多種的組合。

在上述制造方法中，所述金屬電極粉末包括：鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭或鎢粉末中的一種或多種的組合。

在上述制造方法中，所述絕緣基材粉體包括聚酰亞胺、聚酯、聚氨基甲酸酯、環氧樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯粉體中的一種或者多種的組合。