專利名稱：一種超材料制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及超材料領域，更具體地說，涉及一種超材料制備方法。
背景技術：
超材料是一種新型人工材料，能夠?qū)﹄姶挪ㄓ刑厥獾捻憫?，從而起到對電磁波進行匯聚、發(fā)散、偏折等作用，可應用范圍非常廣。如圖1所示，超材料是由至少一個超材料片層3構成的，每個超材料片層3包括基板1和附著在基板1上且以一定規(guī)則排布的多個人造微結構2。人造微結構2是由金屬絲組成具有一定幾何形狀而構成的。每個基板1的厚度通常在0. 2-0. 5mm之間，其面積尺寸根據(jù)實際應用需求而定，小至用在手機天線上，大至用于雷達上。在一些超材料面積較大的應用場合，可能對其不同局部要求有不同的電磁響應特性，例如有些局部要求介電常數(shù)高，有些局部需要防腐防酸性氣體，普通的基板1不能達到這樣的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題在于，針對現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種超材料制備方法。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是提供一種超材料制備方法，包括如下步驟Si、制作多塊基板，每塊基板所選用的原料不完全相同；S2、在每塊所述基板上附著人造微結構，得到超材料片層；S3、將制得的多個超材料片層組裝成一體。在本發(fā)明的超材料制備方法中，所述基板的原料包括酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和/或
聚酰胺。在本發(fā)明的超材料制備方法中，所述Sl選用熱壓成型工藝，溫度135-170°c，壓力 250-350Psi。在本發(fā)明的超材料制備方法中，所述步驟S2由如下步驟完成S20、在所述基板上附著金屬層；S21、將所述金屬層加工去料，余下人造微結構。在本發(fā)明的超材料制備方法中，所述步驟S20采用電鍍、沉積方式實現(xiàn)，所述步驟 S21采用蝕刻方式實現(xiàn)。在本發(fā)明的超材料制備方法中，所述步驟S2由如下步驟完成P20、在所述基板上附著保護層，所述保護層上具有與人造微結構形狀相同的鏤孔；P21、在所述保護層上附著金屬層，且經(jīng)過所述鏤孔的金屬層局部直接附著在基板上；P22、去除保護層及其上的金屬層，余下直接附著在基板上的金屬層部分形成人造微結構。在本發(fā)明的超材料制備方法中，所述保護層為光刻膠或光刻薄膜。在本發(fā)明的超材料制備方法中，所述步驟P21采用電鍍、沉積方式實現(xiàn)。在本發(fā)明的超材料制備方法中，所述步驟S2采用打印的方式，將金屬粉直接打印到基板上組成幾何圖案而形成人造微結構。實施本發(fā)明的超材料制備方法，具有以下有益效果采用混合材料制造基板，可根據(jù)需求，對基板的各個局部選用不同的基板，以滿足一些特殊環(huán)境和應用條件的要求。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是超材料的結構示意圖；圖2是本發(fā)明的整體流程圖；圖3是步驟S2為第一種方式的流程圖；圖4是步驟S2為第二種方式的流程圖；圖5是步驟S2為第三種方式的流程圖。
具體實施例方式如圖2所示，本發(fā)明涉及一種超材料制備方法，用來制造各種超材料，步驟如下Si、制作多塊基板，每塊基板所選用的原料不完全相同；S2、在每塊所述基板上附著人造微結構，得到超材料片層；S3、將制得的多個超材料片層組裝成一體。由于超材料是一種對電磁場有特殊響應的材料，其內(nèi)部各個超材料單元的電磁響應特征值如介電常數(shù)、磁導率、折射率等可以相同，也可以不同。而這些電磁響應特征值是有該超材料單元的基板1和基板1上的人造微結構2共同決定的，因此，超材料所選用的基材也是決定超材料電磁特性的影響因素之一。本發(fā)明的創(chuàng)新點在于，選用至少兩種原料來制備超材料基板，例如分別由原料a 和原料b制得的基板A和基板B相間排列，即A、B、A、B……循環(huán)，或者超材料中間局部的幾塊基板選用原料A，兩邊的基板均選用原料B，等等。這樣設計的好處在于，通過選用混合原料來制造基材，并設計一定的基板分布規(guī)貝U，可以實現(xiàn)特殊的電磁響應要求。上述原料可以是大塊體積的，每塊基材可以直接從現(xiàn)有的體積較大的材料上直接切割或通過其他方式分離出來；原料也可以是顆粒狀或粉狀，例如粒度在50 200nm之間，通過熱壓、注塑等工藝制成基板1，例如采用熱壓成型工藝，對模具整體加熱至溫度達到 135-170°C，在壓力為250-350Psi的條件下將顆粒狀原料融化后壓制成板狀。這里的基板原料可以選用酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂和/或聚酰胺。步驟S2在板狀基板1上附著人造微結構2的方法有很多，主要分三種方式第一種方式是，如圖3所示，步驟S2包括如下步驟S20、在所述基板1上附著金屬層；S21、將所述金屬層加工去料，余下人造微結構2。
步驟S20可以采用化學方法如電鍍、沉積或鍍膜方法等得到金屬層并附著在基板上。金屬層的厚度在0.018-0. 036mm之間為佳。步驟S21可以采用類似于傳統(tǒng)印制電路板(也即PCB板)的加工工藝進行，通常采用的是蝕刻方法。蝕刻是指通過曝光制版、顯影后，將要蝕刻區(qū)域也即不屬于人造微結構 2的區(qū)域的保護膜去除，在蝕刻時接觸化學溶液，達到溶解腐蝕的作用，未被腐蝕的即為人造微結構2。蝕刻所采用的化學溶劑是酸性氯化鐵。由于人造微結構2很小，在入射電磁波波長的十分之一左右，在蝕刻時應注意圖形轉(zhuǎn)移精度，刻蝕溫度，時間等，以確保精度、避免出現(xiàn)斷線等缺陷?；?與人造微結構2 —起構成超材料片層3。第二種方式是，如圖4所示，步驟S2由如下步驟完成P20、在所述基板上附著保護層，所述保護層上具有與人造微結構形狀相同的鏤孔；P21、在所述保護層上附著金屬層，且經(jīng)過所述鏤孔的金屬層局部直接附著在基板上；P22、去除保護層及其上的金屬層，余下直接附著在基板上的金屬層部分形成人造微結構。上述步驟P20中的保護層是用以保護基板上不屬于人造微結構的位置，避免其被附著上金屬。保護層可以采用光刻膠或光刻薄膜。當光刻膠為液體時，把將要附著人造微結構的區(qū)域遮蔽起來，液態(tài)光刻膠通過流動后鋪滿未被遮蔽的區(qū)域，固化后形成保護層，保護層在前述被遮蔽的位置上具有與人造微結構形狀相同的鏤孔，移開遮蔽物。也可以直接才用光刻薄膜，并在薄膜上刻出于人造微結構形狀相同的鏤孔，并將薄膜覆在基板上形成保護層。然后通過電鍍、沉積等方式在保護層上附著金屬層。由于鏤孔所對應的基材表面裸露出來，因此該區(qū)域的金屬層將直接附著在基板表面上，形成人造微結構。第三種方式是，如圖5所示，步驟S2采用類似打印的方式，將金屬粉直接逐點打印到基板上組合成一定的幾何圖案，通過預設打印軌跡，可以實現(xiàn)金屬粉所組成的幾何圖案共同構成人造微結構。人造微結構2附著到基板1上，構成一個超材料片層3，超材料既是由多個這樣的超材料片層3組裝而成的。超材料片層3可以是直接一片片表面相接觸地疊加并封裝，也可以縱橫相加地構成柵格形。以上三種制備工藝，均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的超材料制備方法， 采用混合材料制造基板獲得特殊電磁響應，通過采用傳統(tǒng)的加工工藝即可實現(xiàn)超材料的制備，有利于超材料向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展，從而推進長材料技術的應用。因此，上面結合附圖對本發(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
1.一種超材料制備方法，其特征在于，包括如下步驟51、制作多塊基板，每塊基板所選用的原料不完全相同；52、在每塊所述基板上附著人造微結構，得到超材料片層；53、將制得的多個超材料片層組裝成一體。
2.根據(jù)權利要求1所述的超材料制備方法，其特征在于，所述基板的原料包括酚醛樹月旨、環(huán)氧樹脂和/或聚酰胺。
3.根據(jù)權利要求1所述的超材料制備方法，其特征在于，所述Sl選用熱壓成型工藝，溫度 135-170°C，壓力 250-350Psio
4.根據(jù)權利要求1所述的超材料制備方法，其特征在于，所述步驟S2由如下步驟完成520、在所述基板上附著金屬層；521、將所述金屬層加工去料，余下人造微結構。
5.根據(jù)權利要求4所述的超材料制備方法，其特征在于，所述步驟S20采用電鍍、沉積方式實現(xiàn)，所述步驟S21采用蝕刻方式實現(xiàn)。
6.根據(jù)權利要求1所述的超材料制備方法，其特征在于，所述步驟S2由如下步驟完成P20、在所述基板上附著保護層，所述保護層上具有與人造微結構形狀相同的鏤孔； P21、在所述保護層上附著金屬層，且經(jīng)過所述鏤孔的金屬層局部直接附著在基板上； P22、去除保護層及其上的金屬層，余下直接附著在基板上的金屬層部分形成人造微結構。
7.根據(jù)權利要求6所述的超材料制備方法，其特征在于，所述保護層為光刻膠或光刻薄膜。
8.根據(jù)權利要求6所述的超材料制備方法，其特征在于，所述步驟P21采用電鍍、沉積方式實現(xiàn)。
9.根據(jù)權利要求1所述的超材料制備方法，其特征在于，所述步驟S2采用打印的方式， 將金屬粉直接打印到基板上組成幾何圖案而形成人造微結構。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超材料制備方法，包括如下步驟S1、制作多塊基板，每塊基板所選用的原料不完全相同；S2、在每塊所述基板上附著人造微結構，得到超材料片層；S3、將制得的多個超材料片層組裝成一體。采用混合材料制造基板獲得特殊電磁響應，通過采用傳統(tǒng)的加工工藝即可實現(xiàn)超材料的制備，有利于超材料向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展，從而推進長材料技術的應用。
文檔編號H01Q15/00GK102480001SQ20111007403
公開日2012年5月30日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權日2011年3月25日
發(fā)明者劉若鵬, 王文劍, 許毓欽, 趙治亞 申請人:深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司, 深圳光啟高等理工研究院