專利名稱：三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法和三維結(jié)構(gòu)超材料的制作方法
三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法和三維結(jié)構(gòu)超材料
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法和三維結(jié)構(gòu)超材料。
背景技術(shù)：
超材料是指一些具有天然材料所不具備的超長物理性質(zhì)的人工復(fù)合結(jié)構(gòu)或者復(fù)合材料，例如，左手材料、二維的雙負(fù)材料、以及三維結(jié)構(gòu)超材料等。超材料的性質(zhì)和功能主要來自于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，通過對材料的關(guān)鍵物理尺度上的結(jié)構(gòu)進(jìn)行有序設(shè)計(jì)，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。但截止目前，三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法及工藝過程非常復(fù)雜且耗時(shí)，因此三維結(jié)構(gòu)超材料的制備工藝成為超材料技術(shù)領(lǐng)域急需解決的難題?，F(xiàn)有技術(shù)中，有關(guān)三維結(jié)構(gòu)超材料的制備工藝研究較少，在PCB (Printed Circuit Board,印制電路板)上制作特定金屬結(jié)構(gòu)的超材料實(shí)現(xiàn)方式對各層基板的組裝結(jié)構(gòu)有較高的要求。傳統(tǒng)上制造多層基板，首先采用掩蔽法制出雙面基板，然后在基板與基板之間用粘合劑將它們相互粘合在一起，用這種層壓方式制備的多層基板尺寸偏差較大，層間距離不完全可控，無法滿足超材料對結(jié)構(gòu)的精細(xì)要求。雖然基板的多層結(jié)構(gòu)固定可以用酚醛樹月旨、環(huán)氧樹脂、密胺樹脂等熱固型樹脂鑄塑成型，但這些樹脂粘度都比較高，當(dāng)填入增強(qiáng)材料后流動(dòng)性變得更差，增加了鑄塑成型的難度。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法和三維結(jié)構(gòu)超材料，能夠滿足超材料對結(jié)構(gòu)的精細(xì)要求。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法， 該方法包括將至少兩層具有微結(jié)構(gòu)的基板裝配到預(yù)設(shè)的模具中；將聚合物加熱至熔融；對裝配有基板的模具進(jìn)行加熱；將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中；將模具加熱至澆鑄在其中的聚合物固化，使裝配在模具中的各基板形成一個(gè)整體；將模具與基板分離，獲得三維結(jié)構(gòu)超材料。本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種采用上述三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法制備的三維結(jié)構(gòu)超材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)由于各具有微結(jié)構(gòu)的基板是裝配到預(yù)設(shè)的模具中，因此，基板之間的距離可以根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)定，誤差小，滿足超材料對結(jié)構(gòu)的精細(xì)要求；采用熔融后粘度極低的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行澆鑄成型，降低了澆鑄成型的難度。

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)施例一提供的一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法流程圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法流程圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法流程圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種三維結(jié)構(gòu)超材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)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(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例一、參見圖1，為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法流程圖，包括Sll 將至少兩層具有微結(jié)構(gòu)的基板裝配到預(yù)設(shè)的模具中。在具體的實(shí)施過程中，裝配時(shí)基板與基板之間的間隔根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)定， 基板之間上下對齊或者左右對齊排列。S12 將聚合物加熱至熔融。該聚合物在熔融時(shí)具有低粘度的特性。S13 對裝配有基板的模具進(jìn)行加熱。具體的，加熱后模具的溫度可以在120°C至180°C之間，例如，加熱后模具的溫度為 160 0C οS14 將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中。可采用離心澆鑄的方法、旋轉(zhuǎn)澆鑄的方法、或者真空輔助澆鑄的方法，在具體的實(shí)施過程中根據(jù)具體的需求選擇適合的澆鑄方法。由于聚合物的粘度低，因此可降低澆鑄難度。S15:將模具加熱至澆鑄在其中的聚合物固化，使裝配在模具中的各基板形成一個(gè)整體?？梢岳斫獾氖牵诰唧w的實(shí)施過程中S15之后，還包括冷卻的過程。S16 將模具與基板分離，獲得三維結(jié)構(gòu)超材料。本實(shí)施例中，由于各具有微結(jié)構(gòu)的基板是裝配在預(yù)設(shè)的模具中，因此，基板之間的距離可以根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)定，誤差小，滿足超材料對結(jié)構(gòu)的精細(xì)要求；另外，對裝配有基板的模具加熱，采用熔融后粘度極低的聚合物進(jìn)行澆鑄成型，降低了澆鑄成型的難度。
實(shí)施例二、參見圖2，是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法流程圖，包括S21 將至少兩層具有微結(jié)構(gòu)的基板裝配到預(yù)設(shè)的模具中。在具體的實(shí)施過程中，裝配時(shí)基板與基板之間的間隔根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)定， 基板之間上下對齊或者左右對齊排列。S22 將環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯加熱至熔融。具體的，CBT(Cyclic butylenes ter印hthalate，環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯)的熔融溫度可以在130°C至180°C之間。例如，熔融溫度為170°C。S23 對裝配有基板的模具進(jìn)行加熱。具體的，加熱后模具的溫度可以在120°C至180°C之間，例如，加熱后模具的溫度為 160 0C οS24 將熔融的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯澆鑄到加熱后的模具中?？刹捎秒x心澆鑄的方法、旋轉(zhuǎn)澆鑄的方法、或者真空輔助澆鑄的方法，在具體的實(shí)施過程中根據(jù)具體的需求選擇適合的澆鑄方法。S25:將模具加熱至澆鑄在其中的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯固化，使裝配在模具中的各基板形成一個(gè)整體。具體的，加熱后模具的溫度可以在180°C至220°C之間，CBT固化時(shí)間可以在0. 5至 10小時(shí)之間。例如，將模具加熱至200°C，在此溫度下持續(xù)5小時(shí)，CBT完全固化，將裝配在模具中的各基板連接在一起，形成一個(gè)整體。可以理解的是，在具體的實(shí)施過程中S25之后，還包括冷卻的過程。S26 將模具與基板分離，獲得三維結(jié)構(gòu)超材料。本實(shí)施例中，由于各具有微結(jié)構(gòu)的基板是裝配在預(yù)設(shè)的模具中，因此，基板之間的距離可以根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)定，誤差小，滿足超材料對結(jié)構(gòu)的精細(xì)要求；另外，對裝配有基板的模具加熱，采用熔融后粘度極低的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯進(jìn)行澆鑄成型，降低了澆鑄成型的難度。實(shí)施例三、參見圖3，是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法流程圖，包括S31 將至少兩層具有微結(jié)構(gòu)的基板裝配到預(yù)設(shè)的模具中。在具體的實(shí)施過程中，裝配時(shí)基板與基板之間的間隔根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)定， 基板之間上下對齊或者左右對齊排列。S32 將環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯加熱至熔融。具體的，CBT(Cyclic butylenes ter印hthalate，環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯)的熔融溫度可以在130°C至180°C之間。例如，熔融溫度為170°C。S33 在熔融的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯中加入無機(jī)填料，并攪拌至無機(jī)填料在熔融的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯中混合均勻。其中，無機(jī)填料為玻璃微珠、白碳黑、云母、或者滑石粉。無機(jī)填料加入熔融的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯中后，所得混合溶液中無機(jī)填料所占質(zhì)量百分百為10%至70%。
5
S34 對裝配有基板的模具進(jìn)行加熱。具體的，加熱后模具的溫度可以在120°C至180°C之間，例如，加熱后模具的溫度為 160 0C οS35:將含有無機(jī)填料的熔融的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯澆鑄到加熱后的模具中?？刹捎秒x心澆鑄的方法、旋轉(zhuǎn)澆鑄的方法、或者真空輔助澆鑄的方法，在具體的實(shí)施過程中根據(jù)具體的需求選擇適合的澆鑄方法。S36:將模具加熱至澆鑄在其中的含有無機(jī)填料的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯固化， 使裝配在模具中的各基板形成一個(gè)整體。具體的，加熱后模具的溫度可以在180°C至220°C之間，CBT固化時(shí)間可以在0. 5至 10小時(shí)之間。例如，將模具加熱至200°C，在此溫度下持續(xù)5小時(shí)，CBT完全固化，將裝配在模具中的各基板連接在一起，形成一個(gè)整體。可以理解的是，在具體的實(shí)施過程中S36之后，還包括冷卻的過程。S37 將模具與基板分離，獲得三維結(jié)構(gòu)超材料。本實(shí)施例相對于實(shí)施例一，在熔融的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯中加入無機(jī)填料， 提高了教主成型三維結(jié)構(gòu)超材料的尺寸穩(wěn)定性，降低吸水性。實(shí)施例四、參見圖4，為本發(fā)明實(shí)施四提供的一種三維結(jié)構(gòu)超材料的結(jié)構(gòu)示意圖，該三維結(jié)構(gòu)超材料包括至少兩層具有微結(jié)構(gòu)的基板41 ；以及用于連接各基板的聚合物42。其中，各基板之間的間隔，即各基板之間填充聚合物42的厚度根據(jù)需求設(shè)定；各基板之間上下對齊排列或者左右對齊排列，圖4中示出了各基板之間左右對齊排列的情況。其中，聚合物42為環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯；或者，聚合物42為含有無機(jī)填料的 CBT。其中，無機(jī)填料為玻璃微珠、白碳黑、云母、或者滑石粉。本實(shí)施例中，由于各具有微結(jié)構(gòu)的基板之間的距離可以根據(jù)具體的要求進(jìn)行設(shè)定，誤差小，滿足超材料對結(jié)構(gòu)的精細(xì)要求；另外，各基板之間采用熔融后粘度極低的環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯連接，降低了澆鑄成型的難度。以上對本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)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(shí)，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(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)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
1.一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括 將至少兩層具有微結(jié)構(gòu)的基板裝配到預(yù)設(shè)的模具中；將聚合物加熱至熔融； 對裝配有基板的模具進(jìn)行加熱； 將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中；將模具加熱至澆鑄在其中的聚合物固化，使裝配在模具中的各基板形成一個(gè)整體； 將模具與基板分離，獲得三維結(jié)構(gòu)超材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物為環(huán)聚對苯二甲酸丁二醇酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將聚合物加熱至熔融之后，還包括 在熔融的聚合物中加入無機(jī)填料，并攪拌至無機(jī)填料在熔融的聚合物中混合均勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述無機(jī)填料為玻璃微珠、白碳黑、云母、或者滑石粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中，具體包括 用離心澆鑄法，將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中，具體包括 用旋轉(zhuǎn)澆鑄法，將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中，具體包括 用真空澆鑄法，將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，各具有微結(jié)構(gòu)的基板之間的間隔根據(jù)需求設(shè)定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，各具有微結(jié)構(gòu)的基板之間上下或者左右對齊。
10.一種三維結(jié)構(gòu)超材料，其特征在于，包括權(quán)利要求1至9任意一項(xiàng)所述的方法制備的三維結(jié)構(gòu)超材料。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種三維結(jié)構(gòu)超材料的制備方法，該方法包括將至少兩層具有微結(jié)構(gòu)的基板裝配到預(yù)設(shè)的模具中；將聚合物加熱至熔融；對裝配有基板的模具進(jìn)行加熱；將熔融的聚合物澆鑄到加熱后的模具中；將模具加熱至澆鑄在其中的聚合物固化，使裝配在模具中的各基板形成一個(gè)整體；將模具與基板分離，獲得三維結(jié)構(gòu)超材料。以實(shí)現(xiàn)超材料對結(jié)構(gòu)的精細(xì)要求。
文檔編號(hào)B29C39/10GK102476414SQ20111014573
公開日2012年5月30日 申請日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者劉若鵬, 王書文, 趙治亞, 黃新政 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院