[發明專利]基于液態金屬的可重構超表面及其制造方法

有效

• 申請號: 202010464528.X
• 申請日: 2020-05-27
• 公開（公告）號: CN111509396B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 李平;許諾;臧金良;張涵;安靈椿;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
• 代理公司: 北京云科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11483
• 代理人: 張飆

本發明公開了基于液態金屬的可重構超表面及其制造方法，該可重構超表面包括超表面本體、微流道單元和驅動控制單元，所述超表面本體上陣列設置有多個所述微流道單元，所述微流道單元中具有供液態金屬流動的流動通道，所述驅動控制單元用于控制液態金屬在所述流動通道中的流動位置及形狀；其中，每個所述微流道單元的流動通道相互獨立并且不相連通，所述可重構超表面包括多個所述驅動控制單元，且每個所述微流道單元與每個所述驅動控制單元一一對應設置，每個所述驅動控制單元獨立控制與其對應的微流道單元中液態金屬的流動位置及形狀。解決常規超表面重構方法面臨的調控狀態有限、連續調節能力不足、柔性化功能待提升問題。

技術領域

本發明涉及人工電磁材料技術領域，特別涉及一種基于液態金屬的可重構超表面及其制造方法。

背景技術

超表面作為一種新型人工復合微結構，具有天然材料所不具備的超常物理性質。由于其材料結構屬性的可人工設計性，能夠通過設計合適的結構實現對材料性能、電磁波響應的靈活操控，使得在偽裝隱身技術、通信技術、傳感技術等領域取得了快速的發展和應用。

隨著微納制備工藝的高精度發展，微納尺度結構可得到精確的加工，其應用領域和應用范圍愈發廣泛。雖然超表面具有十分優異的性能，但其結構在設計、加工完后其材料屬性及對電磁波的響應特性就已固定，不能隨環境變化而改變材料屬性，即無法實現性能的“動態化”。因此，如何在利用超表面優異性能的同時，實現材料結構屬性與電磁波響應具有可調節性，是超表面發展中進一步拓展和提升性能、應用范圍的核心和關鍵。近年已經研究出采用導電高分子材料、液晶分子、MEMS靜電結構、二極管等技術途徑主動改變超表面結構特征，實現對電磁波響應的調節。但導電高分子材料的電導率和介電常數可調控范圍仍然較小，同時，調控穩定性難以保證；液晶分子依據分子在不同電場下的取向實現電磁參數調節，但具有調控寬度較窄、調控響應時間較長等問題；MEMS靜電結構難以滿足寬帶需求，并且大規模應用將帶來結構可靠性問題；另外，二極管調節狀態有限、非線性效應明顯、寬帶調節能力不足。因此，利用常規超表面陣列雖然能夠實現對電磁波響應的動態調控，但仍面臨調控狀態有限、連續調節能力不足等問題，特別是上述方式針對同一單元通常僅能實現兩個狀態間調節，無法滿足超表面單元在寬帶調節范圍內的多狀態連續調節需求。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種能夠在多個狀態下動態、靈活地調節超表面性能的可重構超表面及其制造方法。

為實現上述目的，本發明第一方面，提供了一種基于液態金屬的可重構超表面，包括超表面本體、微流道單元和驅動控制單元，所述超表面本體的表面上陣列設置有多個所述微流道單元，所述微流道單元中具有供液態金屬流動的流動通道，所述驅動控制單元用于控制液態金屬在所述流動通道中的流動位置及形狀；其中，每個所述微流道單元的流動通道相互獨立并且不相連通，所述可重構超表面包括多個所述驅動控制單元，且每個所述微流道單元與每個所述驅動控制單元一一對應設置，每個所述驅動控制單元控制與其對應的微流道單元中液態金屬的流動位置及形狀。

進一步，所述微流道單元的流動通道的形狀為十字型、開口諧振環型或者一字型。

進一步，所述多個微流道單元的流動通道的形狀相同或不同。

進一步，所述驅動控制單元控制液態金屬在所述微流道單元中的流動控制方式包括電磁、電壓和/或壓力。

進一步，還包括密封結構，所述密封結構將液態金屬密封于所述微流道單元的流動通道中。

進一步，所述微流道單元的流動通道中預置有導電液。

進一步，所述驅動控制單元包括第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極通過所述導電液與所述微流道單元的流動通道中液態金屬電性連接，根據所述第一電極和所述第二電極上施加電壓大小來動態調節液態金屬在所述微流道單元的流動通道中的流動位置及形狀。

進一步，所述導電液為酸性或堿性溶液，并且所述導電液在液態金屬之前注入所述微流道單元的流動通道中。