專利名稱：一種非均勻材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及非均勻材料，更具體地說，涉及一種介電常數(shù)非均勻的非均勻材料及其制備方法。
背景技術：
材料對電磁場的響應特征有兩個參數(shù)來表不，一個是介電常數(shù)，一個是磁導率。介電常數(shù)用來表征電介質(zhì)或絕緣材料電性能的一個重要參數(shù)，是指同一電容器中用同一物質(zhì)為電介質(zhì)和真空時的電容的比值，表示電介質(zhì)在電場中貯存靜電能的相對能力。介電常數(shù)越小，電絕緣性越好。因此，在電磁應用領域，經(jīng)常要用到具有特定介電常數(shù)值或介電常數(shù)分布的材料，來實現(xiàn)不同的功能， 自然界中的材料，其介電常數(shù)是一個隨頻率變化而變化的曲線，不過在一定條件 范圍內(nèi)，可以認為其具有恒定的介電常數(shù)值。當需要用到介電常數(shù)分布不均勻的材料時，通 常將多種具有各種介電常數(shù)值的材料疊加到一起，通過機械封裝或通過粘合劑粘接成一塊材料。這樣制得的材料，由于各自仍然是獨立分層的個體，結(jié)構(gòu)上不穩(wěn)固，容易受沖擊或加工不準確時出現(xiàn)分離，從而改變介電常數(shù)分布，最終影響到實際應用效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的上述缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)牢固、介電常數(shù)分層明晰的非均勻材料及其制備方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種非均勻材料的制備方法，包括以下步驟SI、配制介電常數(shù)不同的液態(tài)的至少兩種基材，基材的熔點或玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化點高于
室溫;S2、將液態(tài)的第一種基材注入模具型腔中；S3、在所述第一種基材基本固化而未完全固化的時候在其表面上注入液態(tài)的第二種基材，使得第二種基材的底面與所述第一種基材的表面融合為一體；S4、所述多種液態(tài)基材層冷卻固化成一體，得到非均勻材料。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述基材有多種，在每一種被澆入模具型腔中的基材基本固化而未完全固化的時候，在其表面上注入另一種液態(tài)的基材，使得二者的表面融合為一體。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述基材為高分子聚合物或者高分子聚合物和介質(zhì)顆粒的混合物。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述高分子聚合物為聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯，所述介質(zhì)顆粒的材料為金屬顆粒、與基材不同的高分子聚合物顆粒或陶瓷顆粒。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述多種基材均為同一種高分子聚合物和介質(zhì)顆粒的混合物，不同基材的介質(zhì)顆粒的體積分數(shù)不同。
在本發(fā)明所述的制備方法中，所述多種基材均為聚四氟乙烯和金屬介質(zhì)顆粒的混合物。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述非均勻材料自第一種基材至最后一種基材其密度逐漸減小。在本發(fā)明所述的制備方法中，所述非均勻材料自第一種基材至最后一種基材其熔點或玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化點逐漸降低。本發(fā)明還涉及一種利用上述制備方法制得的非均勻材料，其包括多層介電常數(shù)不同的基材，相鄰兩層基材的表面相互融合為一體。在本發(fā)明所述的非均勻材料中，所述基材為高分子聚合物或者高分子聚合物和介質(zhì)顆粒的混合物。
采用本發(fā)明的非均勻材料及其制備方法，具有以下有益效果本發(fā)明的非均勻材料，介電常數(shù)分層，而結(jié)構(gòu)不分層，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)固、制造簡便、便于設計和加工的優(yōu)點。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖I是本的非均勻材料的制備方法的流程框圖；圖2是進行步驟SI時的基材和|旲具不意圖；圖3是進行步驟S2時模具型腔中已有第一種基材的示意圖；圖4是進行步驟S3時模具型腔中有第一、第二兩種基材的示意圖；圖5是進行步驟S3后模具型腔中形成三層基材的示意圖；圖6是由上述步驟制得的非均勻材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種非均勻材料及其制備方法，這里的非均勻，主要是指材料各部分的介電常數(shù)值不相等，即其介電常數(shù)分布非均勻。通常不同的材料會有各自特有的介電常數(shù)值，但是其介電常數(shù)值是均勻分布的，要使得一塊材料自身的介電常數(shù)非均勻，需要特定的制備方法。本發(fā)明的非均勻材料的制備方法如圖I所示，包括以下步驟SI、配制介電常數(shù)不同的液態(tài)的至少兩種基材，基材的熔點或玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化點高于
室溫;S2、將液態(tài)的第一種基材注入模具型腔中；S3、在所述第一種基材基本固化而未完全固化的時候在其表面上注入液態(tài)的第二種基材，使得第二種基材的底面與所述第一種基材的表面融合為一體；S4、所述多種液態(tài)基材層冷卻固化成一體，得到非均勻材料。在所述步驟SI中，如圖2所示，多種基材為高分子聚合物，或者是高分子聚合物和介質(zhì)顆粒的混合物。例如，共配制三種基材，分別是聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯，它們均是高分子聚合物?；蛘?，這三種基材均是高分子聚合物和介質(zhì)顆粒的混合物，且高分子聚合物均為聚四氟乙烯，介質(zhì)顆粒均為金屬顆粒例如銅顆粒，但是介質(zhì)顆粒在三種基材中的體積分數(shù)不同，使得三種基材的密度不同，介電常數(shù)值也不同。當然，三種基材的高分子聚合物可以采用不同種類的高分子聚合物，所含的介質(zhì)顆粒也可以不同，例如為金屬顆粒、與基材不同的高分子聚合物顆粒或者陶瓷顆粒，只要使得基材固化后的介電常數(shù)值不相等即可。本發(fā)明中，三種基材均為同一種高分子聚合物和介質(zhì)顆粒的混合物，高分子聚合物為聚四氟乙烯，介質(zhì)顆粒為金屬銅，粒度為100 200目，第一種至第三種基材的介質(zhì)顆粒的體積分數(shù)分別為15%、10%和5%。步驟SI中，將各個基材熔化為液態(tài)。在步驟S2中，如圖3所示，將液態(tài)的基材倒入模具型腔I中。 模具型腔I可以為立方體形，如圖2、圖3所示，也可以是其他任意需要的形狀，例如球形、圓柱形或其他不規(guī)則形狀，根據(jù)最終非均勻材料的形狀而定。先將密度最大的第一種基材2倒入型腔中，然后如圖I所示，在步驟S3中，在第一種基材2基本固化而未完全固化的時候在其表面注入液態(tài)的第二種基材3。這里的基本固化而未完全固化，是指液態(tài)的第一種基材2的溫度自熔點降至熔點的80%之間，或者降至結(jié)晶溫度附近，例如本實施例的基材為聚四氟乙烯，其溫度達到聚合反應溫度但聚合反應并不完全時的狀態(tài)，即為此時的基本固化而未完全固化。此時第一基材將要凝固或結(jié)晶但未完全凝固或結(jié)晶，因此并沒有達到其在固態(tài)時的硬度，表面仍然處于熔融、粘稠狀態(tài)，表面張力很大。此時，在第一基材表面上注入液態(tài)的第二種基材3，此時溫度高的第二種基材3與第一種基材2的表面融合為一體。則第一、第二種基材形成二層介電常數(shù)不同的非均勻材料。同樣，在步驟S3中，如圖4、圖5所示，在第二種液態(tài)基材基本固化而完全固化的時候，在其表面注入第三種液態(tài)基材4。當本發(fā)明的非均勻材料有多層時，還可以繼續(xù)重復步驟S2、S3，即澆入前一種基材，并在前一種基材基本固化而未完全固化的時候澆入后一種基材，使得二者的接觸表面融合到一起。多種基材依次一層層地注入模具型腔I中，則各層的接觸面相互融合到一起。最后，步驟S4中，這些層基材冷卻后就會固化成一體，如圖6所示，得到非均勻材料。為了便于制造，本發(fā)明的非均勻材料自第一種基材2至最后一種基材其密度逐漸增大，使得在澆注時后一層液態(tài)基材的密度小于前一層，從而浮在前一種基材上表面上，不會滲入到前一層基材里。同時，為了使后一種液態(tài)基材在燒到前一層基材表面上時不會使前一種基材熔化，因此非均勻材料的基材自第一種基材2至最后一種基材，其熔點或玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化點逐漸降低，使得液態(tài)基材澆到前一種基材上時不至于使前一種基材熔化。各層基材逐一凝固并相互結(jié)合最終得到一個整體的非均勻材料，其每層基材的介電常數(shù)都不同，通過選擇和設計，可以使介電常數(shù)滿足一定的分布規(guī)律，例如自第一層至最后一層基材其介電常數(shù)逐漸增大或者減小。采用這樣的非均勻材料，雖然其介電常數(shù)分層，但材料各層之間界面融合，因此結(jié)構(gòu)上并未分層，可以用在對強度要求高且介電常數(shù)非均勻的場合。同時，由于直接得到一塊非均勻材料，而不需將多塊不同介電常數(shù)的基材封裝或粘合才能成為一體，減少了加工和制造程序，能夠降低成本。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式

，上述的具體實施方式

僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。·
權利要求
1.一種非均勻材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 S1、配制介電常數(shù)不同的液態(tài)的至少兩種基材，基材的熔點或玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化點高于室溫; S2、將液態(tài)的第一種基材注入模具型腔中； S3、在所述第一種基材基本固化而未完全固化的時候在其表面上注入液態(tài)的第二種基材，使得第二種基材的底面與所述第一種基材的表面融合為一體； S4、所述多種液態(tài)基材層冷卻固化成一體，得到非均勻材料。
2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述基材有多種，在每一種被澆入模具型腔中的基材基本固化而未完全固化的時候，在其表面上注入另一種液態(tài)的基材，使得二者的表面融合為一體。
3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述基材為高分子聚合物或者高分子聚合物和介質(zhì)顆粒的混合物。
4.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述高分子聚合物為聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯，所述介質(zhì)顆粒的材料為金屬顆粒、與基材不同的高分子聚合物顆粒或陶瓷顆粒。
5.根據(jù)權利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述多種基材均為同一種高分子聚合物和介質(zhì)顆粒的混合物，不同基材的介質(zhì)顆粒的體積分數(shù)不同。
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述多種基材均為聚四氟乙烯和金屬顆粒的混合物。
7.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述非均勻材料自第一種基材至最后一種基材其密度逐漸減小。
8.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述非均勻材料自第一種基材至最后一種基材其熔點或玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化點逐漸降低。
9.一種非均勻材料，其特征在于，包括多層介電常數(shù)不同的基材，相鄰兩層基材的表面相互融合為一體。
10.根據(jù)權利要求9所述的非均勻材料，其特征在于，所述基材為高分子聚合物或者高分子聚合物和介質(zhì)顆粒的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非均勻材料的制備方法，包括以下步驟S1、配制介電常數(shù)不同的液態(tài)的至少兩種基材，基材的熔點或玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化點高于室溫；S2、將液態(tài)的第一種基材注入模具型腔中；S3、在所述第一種基材基本固化而未完全固化的時候在其表面上注入液態(tài)的第二種基材，使得第二種基材的底面與所述第一種基材的表面融合為一體；S4、所述多種液態(tài)基材層冷卻固化成一體，得到非均勻材料。本發(fā)明還涉及一種該方法制得的非均勻材料。采用本發(fā)明的方法及材料，其介電常數(shù)分布非均勻且分層，而材料整體結(jié)構(gòu)不分層，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、制造簡單、介電常數(shù)分布非均勻的特點。
文檔編號B32B27/06GK102886946SQ20111012000
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權日2011年5月10日
發(fā)明者劉若鵬, 趙治亞, 法布里齊亞 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司