[發(fā)明專利]一種基于液態(tài)金屬微流控的超材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108376839B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設計）人: 李平;許諾;臧金良;劉立濱
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00;H01Q17/00
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩;龔頤雯

1.一種基于液態(tài)金屬微流控的超材料，其特征在于，包括底層金屬層、中間介質層和設置在所述中間介質層表面的微通道陣列；

還包括設置在中間介質層上部的封裝蓋板，用于將所述微通道密封；

所述底層金屬層和中間介質層為固定膜層；

所述微通道中設置有液態(tài)金屬，所述液態(tài)金屬通過在所述微通道內流動，在所述超材料表層形成金屬微結構；所述微通道底部設置有基底，用于給液態(tài)金屬施加電壓控制液態(tài)金屬在微通道結構中的流動位置，并且，所述基底表面進行光滑處理；

微通道陣列選擇不同的排布方式，用于完成對不同波段電磁波的反射、吸收；

通過外力驅動所述液態(tài)金屬在無氧環(huán)境下的所述微通道內的流動，調節(jié)所述金屬微結構的長度或寬度；所述外力驅動為機械力驅動或者電壓驅動；

所述機械力驅動，通過外加拉力或張力，將所述超材料的結構進行拉伸，改變所述液態(tài)金屬在所述微通道中的位置和形態(tài)；所述機械力驅動，將所述外加拉力或張力施加在所述超材料的四周邊緣，通過改變所述外加拉力或張力的大小，實現(xiàn)所述超材料結構的重構；

所述電壓驅動，在所述基底和液態(tài)金屬之間施加電壓，形成電場，改變所述液態(tài)金屬的表面張力，控制所述液態(tài)金屬在所述基底上的遷移、運動；所述電壓驅動中，將所述電壓施加在所述基底上，通過改變所述電壓的大小和方向，實現(xiàn)所述超材料結構的重構。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于液態(tài)金屬微流控的超材料，其特征在于，所述底層金屬層采用金屬薄膜材料，所述中間介質層采用二氧化硅、硅、三氧化二鋁、硅橡膠、PDMS材料中的至少一種。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的基于液態(tài)金屬微流控的超材料，其特征在于，所述液態(tài)金屬包括鎵或者鎵合金。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于液態(tài)金屬微流控的超材料，其特征在于，所述微通道設計為十字型、方塊形、一字型結構形態(tài)中的至少一種。

5.根據(jù)權利要求1、2、4之一所述的基于液態(tài)金屬微流控的超材料，其特征在于，所述基底采用鋁、銅、金材料中的至少一種。

6.根據(jù)權利要求1、2、4之一所述的基于液態(tài)金屬微流控的超材料，其特征在于，所述封裝蓋板采用PDMS、PMMA或硅膠材料中的至少一種。

7.一種制備上述權利要求1所述超材料的方法，其特征在于，包括如下步驟：

制備所述底層金屬層和中間介質層；

通過微納加工工藝制備所述微通道陣列；

制備所述封裝蓋板，通過高溫、等離子體技術實現(xiàn)所述封裝蓋板與中間介質層的密封；

對所述微通道進行抽真空和干燥；

在無氧環(huán)境中采用鹽酸或酸性油包裹液態(tài)金屬，以去除液態(tài)金屬表面的氧化層；

在所述微通道內注入鹽酸或液態(tài)油以流通；

通過微注入工藝在所述微通道內注入液態(tài)金屬。

8.另一種制備上述權利要求1所述超材料的方法，其特征在于，包括如下步驟：

制備所述底層金屬層和中間介質層；

通過微納加工工藝制備所述微通道陣列；

在無氧環(huán)境下，冷卻液態(tài)金屬到固態(tài)，并通過絲網(wǎng)印刷、噴涂、涂覆中任一種方式填充到微通道中；

制備所述封裝蓋板，然后通過等離子體技術處理所述封裝蓋板與中間介質層；

在無氧環(huán)境下，通過壓力作用將所述封裝蓋板與中間介質層進行緊密貼合，實現(xiàn)所述封裝蓋板與中間介質層的密封。