專利名稱：一種超材料的制備方法和超材料的制作方法
一種超材料的制備方法和超材料
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)，尤其涉及一種超材料的制備方法和超材料。背景技術(shù)：
復(fù)合材料是一種混合物，在許多領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用，代替了很多傳統(tǒng)的材料。超材料是指一些具有天然材料所不具備的超常物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或復(fù)合材料。 通過在材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有序設(shè)計，可以突破某些表觀自然規(guī)律的限制， 從而獲得超出自然界固有的普通性質(zhì)的超常材料功能。現(xiàn)有技術(shù)中，超材料的制備主要通過在絕緣襯底上形成一層金屬，然后在金屬層上形成微結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)超材料制備的。結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有高的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，但是電磁性能比較低。功能陶瓷材料具有較高的電磁特性。在結(jié)構(gòu)陶瓷材料的制備過程中，為了提高兩個板層之間的粘結(jié)強(qiáng)度，陶瓷襯底應(yīng)該含有玻璃相，并且初期不能充分燒結(jié)。功能陶瓷材料的制備過程與結(jié)構(gòu)陶瓷襯底的制備過程相似，即通常在功能陶瓷材料中添加一些玻璃添加劑，通過控制組分，從而保證熱壓后的板層之間的間隙最小化、以及粘結(jié)力強(qiáng)。但是發(fā)明在對現(xiàn)有技術(shù)的研究和實現(xiàn)過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中仍未有將結(jié)構(gòu)陶瓷材料與功能陶瓷材料相結(jié)合制備超材料的相關(guān)技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種超材料的制備方法和超材料，能夠制備具有所需機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、以及電磁特性的超材料。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一實施例提供了一種超材料的制備方法，該制備法方法包括在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成一層固化樹脂膜；在所述固化樹脂膜上雕刻出具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形的凹槽；在所述凹槽中注入功能陶瓷漿料；采用燒結(jié)的方式去除固化樹脂膜，并將功能陶瓷漿料燒結(jié)成所述預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形，獲得超材料。本發(fā)明另一實施例還提供了一種超材料，該超材料包括結(jié)構(gòu)陶瓷襯底；以及與結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上表面粘結(jié)在一起的功能陶瓷，該功能陶瓷具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點以結(jié)構(gòu)陶瓷材料為襯底，因此該襯底具有高的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形的功能陶瓷，由于功能陶瓷具有高的電磁特性，因此獲得的超材料能夠滿足對機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、 以及電磁特性的需求。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明實施例一提供的一種超材料的制備方法流程圖；圖2是本發(fā)明實施例二提供的一種超材料的制備方法流程圖；圖3是本發(fā)明實施例三提供的一種超材料的制備方法流程圖；圖4是本發(fā)明實施例四提供的一種超材料的剖面圖。
具體實施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實施例一、參見圖1，是本發(fā)明實施例一提供的一種超材料的制備方法流程圖，該制備方法包括Sll 在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成一層固化樹脂膜。其中，結(jié)構(gòu)陶瓷襯底的材料為氧化鋁、二氧化硅、或者氧化鎂等。S12 在固化樹脂膜上雕刻出具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形的凹槽。其中，預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形為軸對稱圖形，例如“工”字型、“大”字型、“十”字型、雪花形等；還可以是非軸對稱圖形，例如，“K”字型、平行四邊形等。S13 在凹槽中注入功能陶瓷漿料。其中，功能陶瓷漿料可以是鐵電材料，如鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、磷酸二氫鉀等；也可以是鐵氧體材料，通常由三氧化二鐵與一種或幾種其他金屬氧化物(例如氧化鎳、氧化鋅、 氧化錳、氧化鎂、氧化鋇、氧化鍶等)配制燒結(jié)而成。S14:采用燒結(jié)的方式去除固化樹脂膜，并將功能陶瓷漿料燒結(jié)成預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形，獲得超材料?？梢岳斫獾氖?，在燒結(jié)的過程中，固化樹脂膜變成液態(tài)，而功能陶瓷仍然存在，因此在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形的功能陶瓷。本實施例中，以結(jié)構(gòu)陶瓷材料為襯底，因此該襯底具有高的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性； 在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形的功能陶瓷，由于功能陶瓷具有高的電磁特性，因此獲得的超材料能夠滿足對機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、以及電磁特性的需求。實施例二、參見圖2，是本發(fā)明實施例二提供的一種超材料的制備方法流程圖，該制備方法包括S21 在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上壓合一層粘流態(tài)樹脂膜，并對該粘流態(tài)樹脂膜進(jìn)行固化。S22 在固化樹脂膜上用激光雕刻出具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形的凹槽。其中，激光雕刻屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)，此處不再贅述。
其中，預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形為軸對稱圖形，例如“工”字型、“大”字型、“十”字型、雪花形等；還可以是非軸對稱圖形，例如，“K”字型、平行四邊形等。S23 在凹槽中注入功能陶瓷漿料。其中，功能陶瓷漿料可以是鐵電材料，如鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、磷酸二氫鉀等；也可以是鐵氧體材料，通常由三氧化二鐵與一種或幾種其他金屬氧化物(例如氧化鎳、氧化鋅、 氧化錳、氧化鎂、氧化鋇、氧化鍶等)配制燒結(jié)而成。S24:采用燒結(jié)的方式去除固化樹脂膜，并將功能陶瓷漿料燒結(jié)成預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形，獲得超材料。本實施例相對于實施例一，在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成固化樹脂膜時，采用在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上壓合一層粘流態(tài)樹脂膜，并對該粘流態(tài)樹脂膜進(jìn)行固化的方式。實施例三、參見圖3，是本發(fā)明實施例三提供的一種超材料的制備方法流程圖，該制備方法包括S31 在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上粘貼一層固化樹脂膜。具體的，在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上涂敷一層粘結(jié)劑，然后在涂敷有粘結(jié)劑的結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上粘貼一層固化樹脂膜。S32 在固化樹脂膜上用激光雕刻出具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形的凹槽。其中，預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形為軸對稱圖形，例如“工”字型、“大”字型、“十”字型、雪花形等；還可以是非軸對稱圖形，例如，“K”字型、平行四邊形等。S33 在凹槽中注入功能陶瓷漿料。其中，功能陶瓷漿料可以是鐵電材料，如鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、磷酸二氫鉀等；也可以是鐵氧體材料，通常由三氧化二鐵與一種或幾種其他金屬氧化物(例如氧化鎳、氧化鋅、 氧化錳、氧化鎂、氧化鋇、氧化鍶等)配制燒結(jié)而成。S34:采用燒結(jié)的方式去除固化樹脂膜，并將功能陶瓷漿料燒結(jié)成預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形，獲得超材料。本實施例相對于實施例二，在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成固化樹脂膜時，采用粘貼的方式。實施例四、參見圖4，是本發(fā)明實施例四提供的一種超材料的剖面圖，該超材料包括結(jié)構(gòu)陶瓷襯底41 ；以及與結(jié)構(gòu)陶瓷襯底41上表面粘結(jié)在一起的功能陶瓷42，該功能陶瓷42具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形。其中，功能陶瓷襯底41可以是鐵電材料，如鈦酸鋇、鈦酸鍶鋇、磷酸二氫鉀等；也可以是鐵氧體材料，通常由三氧化二鐵與一種或幾種其他金屬氧化物(例如氧化鎳、氧化鋅、氧化錳、氧化鎂、氧化鋇、氧化鍶等)配制燒結(jié)而成。其中，預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形為軸對稱圖形，例如“工”字型、“大”字型、“十”字型、雪花形等；還可以是非軸對稱圖形，例如，“K”字型、平行四邊形等。本實施例中，由于結(jié)構(gòu)陶瓷襯底41具有高的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；與結(jié)構(gòu)陶瓷襯底41上表面粘結(jié)在一起的功能陶瓷42，由于具有高的電磁特性，因此在功能陶瓷42上形成預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形后，獲得的超材料能夠滿足對機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、以及電磁特性的需求。
以上對本發(fā)明實施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想； 同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種超材料的制備方法，其特征在于，包括 在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成一層固化樹脂膜；在所述固化樹脂膜上雕刻出具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形的凹槽； 在所述凹槽中注入功能陶瓷漿料；采用燒結(jié)的方式去除固化樹脂膜，并將功能陶瓷漿料燒結(jié)成所述預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形，獲得超材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成一層固化樹脂膜，具體包括在所述結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上粘貼一層固化樹脂膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成一層固化樹脂膜，具體包括在所述結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上壓合一層粘流態(tài)樹脂膜，并對該粘流態(tài)樹脂膜進(jìn)行固化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)陶瓷襯底的材料為氧化鋁、二氧化硅、或者氧化鎂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能陶瓷漿料的材料為鐵電材料或者鐵氧體材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形為軸對稱圖形或者非軸對稱圖形。
7.一種超材料，其特征在于，所述超材料包括結(jié)構(gòu)陶瓷襯底；以及與結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上表面粘結(jié)在一起的功能陶瓷，該功能陶瓷具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超材料，其特征在于，所述預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形為軸對稱圖形或者非軸對稱圖形。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超材料，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)陶瓷襯底的材料為氧化鋁、二氧化硅、或者氧化鎂。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超材料，其特征在于，所述功能陶瓷為鐵電材料或者鐵氧體材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超材料的制備方法，該制備法方法包括在結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上形成一層固化樹脂膜；在所述固化樹脂膜上雕刻出具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形的凹槽；在所述凹槽中注入功能陶瓷漿料；采用燒結(jié)的方式去除固化樹脂膜，并將功能陶瓷漿料燒結(jié)成所述預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形，獲得超材料。本發(fā)明另一實施例還提供了一種超材料，該超材料包括結(jié)構(gòu)陶瓷襯底；以及與結(jié)構(gòu)陶瓷襯底上表面粘結(jié)在一起的功能陶瓷，該功能陶瓷具有預(yù)設(shè)微結(jié)構(gòu)圖形。以實現(xiàn)具有高機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、以及電磁特性的超材料。
文檔編號C04B41/80GK102476956SQ201110296190
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者劉若鵬, 李春來, 繆錫根 申請人:深圳光啟高等理工研究院