專利名稱：一種超材料的制備方法及超材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及人工復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超材料的制備方及超材料。背景技術(shù)：
隨著雷達(dá)探測(cè)、衛(wèi)星通訊、航空航天等高新技術(shù)的快速發(fā)展，以及抗電磁干擾、隱形技術(shù)、微波暗室等研究領(lǐng)域的興起，微波吸收材料的研究越來越受到人們的重視。由于超材料能夠出現(xiàn)非常奇妙的電磁效應(yīng)，可用于吸波材料和隱形材料等領(lǐng)域，成為吸波材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。超材料的性質(zhì)和功能主要來自于其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，因此通過改變材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，可以達(dá)到所需的電磁特性。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(shí)現(xiàn)超材料制備的。相比微結(jié)構(gòu)由金屬制備的超材料，全介電超材料具有損耗低、易于實(shí)現(xiàn)各向同性和在紅外及光頻段制備等優(yōu)點(diǎn)，但是全介電超材料的制備工藝相對(duì)比較復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)。

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及超材料，能夠?qū)崿F(xiàn)全介電超材料的制備，工藝流程簡(jiǎn)單。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一實(shí)施例提供了一種超材料的制備方法，包括將液態(tài)狀的高分子材料澆鑄到預(yù)置的模具中，成型出片狀薄膜；在所述薄膜固化前，采用預(yù)置的壓印模板進(jìn)行壓印，使所述薄膜的上表面和下表面分別形成半圓形的凹槽陣列；在所述薄膜的上表面凹槽中填充具有所需電磁特性的微球，該微球的直徑與所填充凹槽的直徑相同；將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種超材料，包括至少兩層薄膜層，各薄膜層的上表面和下表面均具有凹槽陣列；以及內(nèi)嵌于薄膜層與薄膜層疊層所形成的球形腔體中的微球，該微球的直徑與所填充腔體的直徑相同。上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)基于高分子材料在半固化狀態(tài)容易壓印成型的特點(diǎn)，首先制備出高分子材料薄膜，然后采用壓印模板在薄膜的上表面和下表面分別形成半圓形的凹槽陣列，在各凹槽陣列中填充具有所需電磁特性的微球，當(dāng)各薄膜疊層時(shí)形成球形的腔體，微球嵌入到球形腔體中，從而獲得具有所需電磁特性的全介電超材料，制備過程簡(jiǎn)單，精確度高。
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(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)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(duì)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)施例四提供的一種超材料的結(jié)構(gòu)剖視圖。
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(duì)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，是本發(fā)明實(shí)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 在液態(tài)狀的高分子材料澆鑄到預(yù)置的模具中，成型出片狀薄膜。其中，液態(tài)狀的高分子材料為聚合物溶液、聚合物熔體、或者樹脂溶液。S12:在片狀薄膜固化前，將采用預(yù)置的壓印模板進(jìn)行壓印，使薄膜的上表面和下表面分別形成半圓形的凹槽陣列。S13:在薄膜的上表面凹槽中填充具有所需電磁特性的微球，該微球的直徑與所填充凹槽的直徑相同。具體的，可在薄膜的上表面凹槽中填充具有相同電磁特性的微球，也可以填充具有不同電磁特性的微球。S14 將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本實(shí)施例中，基于高分子材料在半固化狀態(tài)容易壓印成型的特點(diǎn)，采用壓印模板在半固化狀態(tài)薄膜的上表面和下表面分別形成半圓形的凹槽陣列，在各凹槽陣列中填充具有所需電磁特性的微球，當(dāng)各薄膜疊層時(shí)形成球形的腔體，微球嵌入到球形腔體中，從而獲得具有所需電磁特性的全介電超材料，制備過程簡(jiǎn)單，精確度高。參見圖2，是本發(fā)明實(shí)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 在液態(tài)狀的高分子材料中加入纖維紙屑混合均勻。其中，液態(tài)狀的高分子材料為聚合物溶液、聚合物熔體、或者樹脂溶液；纖維紙屑可選擇無紡陶瓷納米纖維紙。S22:將混有纖維紙屑的高分子材料澆鑄到預(yù)置的模具中，成型出片狀薄膜。其中，薄膜的厚度根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，為了后續(xù)加壓成型，片狀薄膜處于半固化狀態(tài)。S23:在薄膜固化前，采用預(yù)置的壓印模板進(jìn)行壓印，使薄膜的上表面和下表面分別形成半圓形的凹槽陣列。S24:在薄膜的上表面的所有凹槽中填充具有相同電磁特性的微球，該微球的直徑與所填充凹槽的直徑相同。其中，微球可以是具有高介電常數(shù)的鐵電材料微球，如鈦酸鍶鋇；也可以是具有高磁導(dǎo)率的鐵氧材料微球，鐵氧材料是由三氧化二鐵、以及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。S25 采用壓合的方式，將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本實(shí)施例相對(duì)于實(shí)施例一，在高分子材料中加入了纖維紙屑，因此可增強(qiáng)所制備的超材料的強(qiáng)度。參見圖3，是本發(fā)明實(shí)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 在液態(tài)狀的高分子材料中加入纖維紙屑混合均勻。其中，液態(tài)狀的高分子材料為聚合物溶液、聚合物熔體、或者樹脂溶液；纖維紙屑可選擇無紡陶瓷納米纖維紙。S32:將混有纖維紙屑的高分子材料澆鑄到預(yù)置的模具中，成型出片狀薄膜。其中，薄膜的厚度根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)定，為了后續(xù)加壓成型，片狀薄膜處于半固化狀態(tài)。S33:在薄膜固化前，采用預(yù)置的壓印模板進(jìn)行壓印，使薄膜的上表面和下表面分別形成半圓形的凹槽陣列。S34:在薄膜的上表面的部分凹槽中填充鐵電材料微球，另一部分凹槽中填充鐵氧材料微球，微球的直徑與所填充凹槽的直徑相同。同一橫列填充鐵電材料微球，在相鄰的橫列填充鐵氧材料微球。其中，鐵電材料微球可以是鈦酸鍶鋇；鐵氧材料是由三氧化二鐵、以及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。S35:用熱壓的方式，將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本實(shí)施例相對(duì)于實(shí)施例二，在薄膜的上表面凹槽陣列中填充微球的種類不同，另夕卜，薄膜疊層的方式也不同，在具體的實(shí)施過程中，根據(jù)需求選擇適合的實(shí)施例。參見圖4，是本發(fā)明實(shí)施例四提供的一種超材料的剖視圖，該超材料包括包括至少兩層薄膜層41，各薄膜層的上表面和下表面均具有凹槽陣列；以及內(nèi)嵌于薄膜層與薄膜層疊層所形成的球形腔體中的微球42，該微球的直徑與所填充腔體的直徑相同。其中，薄膜層41由高分子材料制備；或者通過在高分子材料中加入纖維紙屑制備獲得。其中，液態(tài)狀的高分子材料為聚合物溶液、聚合物熔體、或者樹脂溶液；纖維紙屑為無紡陶瓷納米纖維紙。
其中，微球42為鐵電材料微球和鐵氧材料微球中的一種或者兩種。鐵電材料微球可以是鈦酸鍶鋇；鐵氧材料是由三氧化二鐵、以及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。本實(shí)施例提供的超材料，在薄膜疊層形成球形的腔體中，嵌入了具有所需電磁特性的微球，從而獲得具有所需電磁特性的全介電超材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精確度高。以上對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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，包括將液態(tài)狀的高分子材料澆鑄到預(yù)置的模具中，成型出片狀薄膜；在所述薄膜固化前，采用預(yù)置的壓印模板進(jìn)行壓印，使所述薄膜的上表面和下表面分別形成半圓形的凹槽陣列；在所述薄膜的上表面凹槽中填充具有所需電磁特性的微球，該微球的直徑與所填充凹槽的直徑相同；將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法之前還包括在液態(tài)狀的高分子材料中加入纖維紙屑混合均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體，包括用熱壓的方式，將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體，包括用粘結(jié)的方式，將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液態(tài)狀的高分子材料為聚合物溶液、 聚合物熔體、或者樹脂溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述纖維紙屑為無紡陶瓷納米纖維紙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述微球?yàn)殍F電材料微球或者鐵氧材料微球。
8.一種超材料，其特征在于，包括至少兩層薄膜層，各薄膜層的上表面和下表面均具有凹槽陣列；以及內(nèi)嵌于薄膜層與薄膜層疊層所形成的球形腔體中的微球，該微球的直徑與所填充腔體的直徑相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超材料，其特征在與，所述薄膜層通過在高分子材料中加入纖維紙屑制備獲得。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超材料，其特征在與，所述液態(tài)狀的高分子材料為聚合物溶液、聚合物熔體、或者樹脂溶液；所述纖維紙屑為無紡陶瓷納米纖維紙。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超材料，其特征在與，所述微球?yàn)殍F電材料微球或者鐵氧材料微球。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超材料的制備方法，包括將液態(tài)狀的高分子材料澆鑄到預(yù)置的模具中，成型出片狀薄膜；在所述薄膜固化前，采用預(yù)置的壓印模板進(jìn)行壓印，使所述薄膜的上表面和下表面分別形成半圓形的凹槽陣列；在所述薄膜的上表面凹槽中填充具有所需電磁特性的微球，該微球的直徑與所填充凹槽的直徑相同；將填充有微球的薄膜疊層成一個(gè)整體，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本發(fā)明另一實(shí)施例還提供了一種超材料。通過本發(fā)明實(shí)施例能夠獲得具有所需電磁特性的全介電超材料，制備過程簡(jiǎn)單，精確度高。
文檔編號(hào)H01Q15/00GK102480037SQ201110215488
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月29日
發(fā)明者劉若鵬, 繆錫根, 趙治亞 申請(qǐng)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