專利名稱：一種超材料介質(zhì)基板及其制備方法
一種超材料介質(zhì)基板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，具體地涉及一種超材料介質(zhì)基板及其制備方法。
背景技術(shù)：
超材料一般由多個超材料功能板層疊或按其他規(guī)律陣列組合而成，超材料功能板包括介質(zhì)基板以及陣列在介質(zhì)基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有超材料的介質(zhì)基板為均一材質(zhì)的有機或無機基板，如FR4、TPl等等。陣列在介質(zhì)基板上的多個人造微結(jié)構(gòu)具有特定的電磁特性,能對電場或磁場產(chǎn)生電磁響應(yīng),通過對人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和排列規(guī)律進(jìn)行精確設(shè)計和控制，可以使超材料呈現(xiàn)出各種一般材料所不具有的電磁特性，如能匯聚、發(fā)散和偏折電磁波等?，F(xiàn)代電子技術(shù)迅猛發(fā)展，數(shù)字電路的處理、傳輸進(jìn)入高頻化階段，此時基板性能的好壞將對電路特性產(chǎn)生重要影響，其中介電性能、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、耐濕性等幾項指標(biāo)尤為重要，而基板的性能優(yōu)劣主要取決于所使用的基板材料，因此選擇高性能的基板材料是制備高性能基板的必要條件。傳統(tǒng)制備基板的樹脂多采用酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂，目前使用最廣泛的是玻璃纖維增強的環(huán)氧樹脂F(xiàn)R-4，這種材料由于制造成本較低使得性價比較高，在低頻電子產(chǎn)品中有較好的應(yīng)用，但在高頻電路中，因其介電性能較低、耐高溫性能較差不適用于高頻電路中，因此，可以采用合成復(fù)合材料的方法制備符合超材料封裝工藝要求的高品質(zhì)基板。高聚物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，并具有優(yōu)良的彈性、可塑性、機械性能(抗拉、抗彎、抗沖擊等)及電絕緣性，不同高聚物性能間的差別與其分子結(jié)構(gòu)、分子間作用力、分子鏈的柔順性、聚合度、分子極性等因素有關(guān)。氧化鋅粉體在吸收紫外線的同時，還可透過85%以上的可見光，氧化鋅是一種良好的光催化劑，有光線照射時，在水和空氣中就能自動分解出自由移動的帶負(fù)電荷的電子，同 時留下帶正電荷的空穴，從而激活空氣中的氧使之變?yōu)榛钚匝?，能殺滅大多?shù)病菌和病毒殺死。氧化鋅在航天、電子、冶金、化學(xué)、生物和環(huán)保等領(lǐng)域中展示了十分廣闊、誘人的應(yīng)用前景。綜上所述，制備一種介電常數(shù)較低，力學(xué)性能較好，抗紫外線能力、抗老化能力和抗靜電能力較強的基板具有良好的應(yīng)用前景，對于超材料封裝工藝的發(fā)展具有重要意義。

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介質(zhì)基板及其制備方法，通過此方法制備的介質(zhì)基板具有較低的介電常數(shù)，較好的機械性能，較高的抗紫外線能力、抗老化能力和抗靜電能力，擁有良好的開發(fā)與應(yīng)用前景。本發(fā)明實現(xiàn)發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是，首先提供一種超材料的介質(zhì)基板的制備方法，包括以下步驟，101.將氧化鋅粉體改性，將氧化鋅粉體加入異丙醇中攪拌均勻，形成第一混合溶液，將鈦酸酯偶聯(lián)劑加入丙酮中攪拌均勻，形成第二混合溶液，將第一混合溶液緩慢加入第二混合溶液中，將其過濾、烘干，得到改性后的氧化鋅粉體；102.制備氧化鋅與高聚物的預(yù)聚合體系，將改性后的氧化鋅粉體加入溶劑中，用超聲波分散后加入高聚物，攪拌均勻得到氧化鋅粉體與高聚物的預(yù)聚合體系； 103.去除預(yù)聚合體系中的溶劑，并將其放置在模具上熱壓成型，脫模后得到超材料介質(zhì)基板。優(yōu)選地，所述氧化鋅粉體的制備方法為，將分析純級以上的鋅鹽緩慢加入到等摩爾的堿性溶液中，生成的白色沉淀為氧化鋅前驅(qū)體，將白色沉淀離心分離、洗滌、干燥、升溫后保持2-5h，自然冷卻到室溫，得到氧化鋅粉體。優(yōu)選地，所述升溫時的升溫速率控制在4_5°C /min,升溫后的溫度控制在350-1200。。。優(yōu)選地，所述步驟101中，所述異丙醇與丙酮的體積比為1:1。優(yōu)選地，所述步驟101中，所述氧化鋅粉體與鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為20: 100。優(yōu)選地，所述步驟102中，所述溶劑為甲基六氫苯?；蛩臍溥秽?yōu)選地，所述步驟102中，所述氧化鋅粉體與溶劑的體積比為1-5: 99-95。優(yōu)選地，所述步驟102中，所述高聚物為雙酚A環(huán)氧樹脂或聚氯乙烯。優(yōu)選地，所述步驟102中，所述氧化鋅粉體與高聚物的質(zhì)量比為
0.5% -30%: 95.5% -70%。優(yōu)選地，所述步驟103中，所述熱壓的壓力控制在20_45MPa。一種超材料介質(zhì)基板，所述介質(zhì)基板由氧化鋅粉體與高聚物復(fù)合而成，所述氧化鋅粉體與高聚物的質(zhì)量比為0.5% -30%: 95.5% -70%。優(yōu)選地，所述高聚物為雙酚A環(huán)氧樹脂或聚氯乙烯。本發(fā)明的有益效果:氧化鋅粉體無毒性，介電常數(shù)較低，具有良好的吸收紫外線能力和光催化能力，將其與具有優(yōu)良機械性能的聞聚物復(fù)合后制成復(fù)合基板可以有效提聞材料的抗紫外線能力、抗老化能力和抗靜電能力，增強了超材料介質(zhì)基板的機械性能，對于超材料的封裝工藝發(fā)展具有重要意義。

圖1，超材料介質(zhì)基板制備方法流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明是將氧化鋅粉體與高聚物復(fù)合制成超材料介質(zhì)基板，綜合上述兩種材料特點的超材料介質(zhì)基板具有較強的抗紫外線能力、抗老化能力和抗靜電能力，并具有優(yōu)越的機械性能，制備過程簡單，具有良好的發(fā)展前景。實施例1圖1為超材料介質(zhì)基板制備方法流程圖，根據(jù)圖1，制備超材料的介質(zhì)基板包括以下步驟，

101.將分析純級以上的硝酸鋅0.08mol緩慢加入到0.08mol氫氧化鈉溶液中，生成的白色沉淀為氧化鋅前驅(qū)體，將白色沉淀離心分離、洗滌、干燥，升溫速率4-5V Mn升到500°C，升溫后保持3h，自然冷卻到室溫，得到氧化鋅粉體。將氧化鋅粉體改性，將5g氧化鋅粉體加入400ml異丙醇中攪拌均勻，形成第一混合溶液，將0.05g鈦酸酯偶聯(lián)劑加入400ml丙酮中攪拌均勻，形成第二混合溶液，將第一混合溶液緩慢加入第二混合溶液中，將其過濾、烘干，得到改性后的氧化鋅粉體。102.制備氧化鋅粉體與聚氯乙烯的預(yù)聚合體系，將改性后的氧化鋅粉體加入490mI的甲基六氫苯酰中，用超聲波分散后加入950g聚氯乙烯，攪拌均勻得到氧化鋅粉體與聚氯乙烯的預(yù)聚合體系。103.去除預(yù)聚合體系中的溶劑，并將預(yù)聚合體系其置于磁力攪拌器上攪拌30min，超聲波分散30min，將分散過的混合物在80°C下加熱5小時，去除溶劑，將其置于模具中熱壓成型，熱壓溫度為253°C，熱壓壓力為45MPa，脫模后得到超材料介質(zhì)基板。實施例2根據(jù)圖1超材料介質(zhì)基板制備方法流程圖，有時候，可以采用下述步驟制備超材料的介質(zhì)基板，101.將分析純級以上的氯化鋅0.08mol緩慢加入到0.08mol碳酸鈉溶液中，生成的白色沉淀為氧化鋅前驅(qū)體，將白色沉淀離心分離、洗滌、干燥，升溫速率4-5°C /min升到1200°C，升溫后保持2h，自然冷卻到室溫，得到氧化鋅粉體。將氧化鋅粉體改性，將Sg氧化鋅粉體加入800ml異丙醇中攪拌均勻，形成第一混合溶液，將0.25g鈦酸酯偶聯(lián)劑加入800ml丙酮中攪拌均勻，形成第二混合溶液，將第一混合溶液緩慢加入第二混合溶液中，將其過濾、烘干，得到改性后的氧化鋅粉體。102.制備氧化鋅粉體與雙酚A環(huán)氧樹脂的預(yù)聚合體系，將改性后的氧化鋅粉體加A 200ml的甲基六氫苯酰中 ，用超聲波分散后加入18.67g雙酚A環(huán)氧樹脂，攪拌均勻得到氧化鋅粉體與雙酚A環(huán)氧樹脂的預(yù)聚合體系。103.去除預(yù)聚合體系中的溶劑:并將預(yù)聚合體系置于磁力攪拌器上攪拌30min，超聲波分散30min，將分散過的混合物在80°C下加熱5小時，去除溶劑，置于模具中熱壓成型，熱壓溫度為182°C，熱壓壓力為25MPa，脫模后得到超材料介質(zhì)基板。本發(fā)明中上述實施例僅作了示范性描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本專利申請后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，包括以下步驟，氧化鋅粉體改性，將氧化鋅粉體加入異丙醇中攪拌均勻，形成第一混合溶液，將鈦酸酯偶聯(lián)劑加入丙酮中攪拌均勻，形成第二混合溶液，將第一混合溶液緩慢加入第二混合溶液中，將其過濾、烘干，得到改性后的氧化鋅粉體；備氧化鋅與高聚物的預(yù)聚合體系，將改性后的氧化鋅粉體加入溶劑中，用超聲波分散后加入高聚物，攪拌均勻得到氧化鋅粉體與高聚物的預(yù)聚合體系；除預(yù)聚合體系中的溶劑，并將其放置在模具上熱壓成型，脫模后得到超材料介質(zhì)基板。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述氧化鋅粉體的制備方法為，將分析純級以上的鋅鹽緩慢加入到等摩爾的堿性溶液中，生成的白色沉淀為氧化鋅前驅(qū)體，將白色沉淀離心分離、洗滌、干燥、升溫后保持2-5h，自然冷卻到室溫，得到氧化鋅粉體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述升溫時的升溫速率控制在4-5°C /min,升溫后的溫度控制在350-1200°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述步驟101中，所述異丙醇與丙酮的體積比為1:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述步驟101中，所述氧化鋅粉體與鈦酸酯偶聯(lián)劑的質(zhì)量比為20: 100。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材 料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述步驟102中，所述溶劑為甲基六氫苯?；蛩臍溥秽?。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述步驟102中，所述氧化鋅粉體與溶劑的體積比為1-5: 99-95。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述步驟102中，所述高聚物為雙酚A環(huán)氧樹脂或聚氯乙烯。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述步驟102中，所述氧化鋅粉體與高聚物的質(zhì)量比為0.5% -30%: 95.5% -70%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述步驟103中，所述熱壓的壓力控制在20-45MPa。
11.一種超材料介質(zhì)基板，其特征在于，所述介質(zhì)基板由氧化鋅粉體與高聚物復(fù)合而成，所述氧化鋅粉體與高聚物的質(zhì)量比為0.5% -30%: 95.5% -70%。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超材料介質(zhì)基板，其特征在于，所述高聚物為雙酚A環(huán)氧樹脂或聚氯乙烯。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種超材料介質(zhì)基板及其制備方法，包括以下步驟，101.將氧化鋅粉體改性；102.制備氧化鋅與高聚物的預(yù)聚合體系；103.去除預(yù)聚合體系中的溶劑，將其放置在模具上熱壓成型，脫模后得到超材料介質(zhì)基板。通過應(yīng)用本發(fā)明的制備方法，將氧化鋅粉體與可塑性較強的高聚物制成超材料介質(zhì)基板，可以有效提高介質(zhì)基板的抗紫外線、抗老化和抗靜電能力，增強了超材料介質(zhì)基板的機械性能，此制備方法簡單易行，適于工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號C08L27/06GK103087474SQ20111033555
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者劉若鵬, 趙治亞, 繆錫根, 林云燕 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司