超材料制造方法技术

本发明专利技术涉及一种超材料制造方法，包括以下步骤：a、制备与超材料的微结构具有相反图案的软模板；b、在所述软模板上形成与微结构具有案相同图案的OTS自组装单层；c、制备复合基板，并对复合基板进行提高表面能的工艺处理；d、将步骤b中形成的具有OTS自组装单层的软模板的OTS自组装单层一侧紧密贴附到步骤c中复合基板经工艺处理后的表面上，并保持一定时间，直至OTS自组装单层自软模板转移到复合基板上，然后取下软模板，制备得到图案化复合基板；e、将金纳米颗粒沉积于图案化复合基板的非图案区域内，形成微结构图案。该超材料的制造方法可实施性强，制造效率高，并且获得的微结构结构尺寸精准，具有极好的电磁相应特性。

【技术实现步骤摘要】
超材料制造方法
本专利技术涉及超材料
，更具体地，涉及一种超材料制造方法。
技术介绍
目前超材料加工主要依托于光刻技术以及其它平板刻蚀工艺(如离子束刻蚀、电子束刻蚀、X-射线刻蚀等)。相比于这些技术，丝网印刷、喷墨打印等通过溶液加工制备超材料，可与roll-to-roll工艺兼容，是比较有潜力的超材料制造工艺。超材料由介质基材及微结构组成，超材料制造的关键技术是微结构的加工，现有制造工艺存在的缺陷如下：(1)光刻及平板刻蚀工艺虽然加工精度高，但是成本很高，并且工艺复杂。除此之外，平板印刷难以实现柔性基材上超材料微结构的加工，因而限制了超材料在特定领域(如曲面及特殊表面)的应用。(2)丝网印刷及喷墨打印技术可实现大面积超材料制备，但也需要成本较高的仪器(高精度丝网印刷机、高精度喷墨打印机)。综上，现有的超材料制作工艺存在加工费用高、可实施性差，以及加工精度低等缺点，不能满足超材料技术的要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供可实施性强，制造效率高，并且获得的微结构结构尺寸精准，具有极好的电磁相应特性的超材料制造方法。根据本专利技术提供一种超材料制造方法，包括以下步骤：a、制备与超材料的微结构具有相反图案的软模板；b、在所述软模板上形成与所述软模板具有相同微结构图案的OTS自组装单层；c、制备复合基板，并对所述复合基板进行提高表面能的工艺处理；d、将步骤b中形成的具有OTS自组装单层的软模板的OTS自组装单层一侧紧密贴附到步骤c中复合基板经工艺处理后的表面上，并保持一定时间，直至所述OTS自组装单层自所述软模板转移到所述复合基板上，然后取下所述软模板，制备得到图案化复合基板；e、将金纳米颗粒沉积于所述图案化复合基板的非图案区域内，形成所述微结构图案；其中，经提高表面能工艺处理后的所述符合基板相对软模板的表面具有更高的表面能，使得在步骤d中，OTS自组装单层能够自所述软模板转移到所述复合基板上。优选地，所述软模板为PDMS模板。优选地，所述步骤b还包括以下步骤：配制OTS-正己烷溶液；将配制的OTS-正己烷溶液施加到所述软模板上，并使溶剂成分完全挥发，从而在所述软模板上形成OTS自组装单层。优选地，在配制OTS-正己烷溶液时，OTS与正己烷的体积比为0.5：1000-2:1000。优选地，所述步骤c还包括以下步骤：在制备所述复合基板时，将环氧树脂和玻璃纤维预浸料依次叠置多层，并且相邻层的环氧树脂和玻璃纤维预浸料之间呈90角铺设；将铺设好的多层环氧树脂和玻璃纤维预浸料进行固化。优选地，将铺设好的多层环氧树脂和玻璃纤维预浸料进行固化时，在100℃-140℃的温度下，连续进行3-7小时的固化。优选地，所述步骤c中，在对所述复合基板进行提高表面能的工艺处理时，采用等离子体处理技术对所述复合基板待图案化的表面进行处理。优选地，所述步骤d中，将具有OTS自组装单层的软模板的OTS自组装单层一侧紧密贴附到所述复合基板经工艺处理后的表面上后，需保持3-5分钟的贴附时间，再取下所述软模板。优选地，所述步骤e还包括以下步骤：称取一定量金纳米颗粒，将其加入丙酮中，制成金纳米颗粒-丙酮溶液，并进行一定时长的超声分散；将制得的金纳米分散液涂敷于所述复合基板表面，并使溶剂成分完全挥发，从而使金纳米颗粒沉积于所述图案化复合基板的非图案区域内。优选地，所述金纳米颗粒-丙酮溶液的质量浓度为0.05-3g/ml。优选地，将制得的金纳米分散液涂敷于所述复合基板表面时，采用旋涂或者滴涂方式。本申请中的超材料制造方法，通过在工艺过程中，使得软模板与复合基板之间，以及OTS组装层与复合基板之间具有较大的表面能差异，使得超材料的制备工艺可实施性强，制造效率高，并且获得的微结构结构尺寸精准，具有极好的电磁相应特性。附图说明通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。图1分别示出了根据本专利技术实施例的超材料与制备超材料的软模板预配合的结构示意图。图2示出了根据本专利技术实施例的超材料的结构示意图。图3示出了根据本专利技术实施例的软模板的结构示意图。图4示出了根据本专利技术实施例的超材料制造方法的流程图。图中：超材料1、软模板2、基板11、微结构层12、开口谐振环131、凹槽21。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。如图1-3所示，该超材料1包括一基板11和设于该基板11上的微结构层12。所述微结构层12包括金属微结构图案。所述微结构图案包括多个图案单元，多个图案单元按照预定规则排布，形成具有特定电磁响应特性的结构。在该实施例中，所述多个图案单元分别为开口谐振环131。图4示出了根据本专利技术实施例的超材料制造方法的流程图。如图4所示，超材料1的制备工艺如步骤S01-S05所示。请同时参考附图1-3，下面具体结合实施例1至实施例3进行详细说明。实施例1：在步骤S01中，请参阅图1，制备具有与超材料1的微结构相反图案的软模板2。具体的，所述软模板2为PDMS模板，由PDMS，即聚二甲基硅氧烷材料制成，具有较好的柔韧性，并且具有较低的表面能，使得其表面对例如十八烷基三氯硅烷(OTS)等材料具有较小的附着力。所述软模板2的制备可采用光刻方法在一硬质基底表面上形成与微结构相反的图案，本实施例的与微结构相反的图案是指在硬质基底表面上设置图案化的光刻胶，其中与微结构相对应的部分留空，而其它部分设置为光刻胶。如图3所示，在硬质基底表面上形成的图案为与所述开口谐振环131形状尺寸相配的多个由光刻胶限定的开口环状的凹槽21。获取带有图案化光刻胶的所述硬质基底后，将其作为压印转移的原始模板。然后在带有图案化光刻胶的硬质基底表面涂敷有机PDMS材料，经真空干燥后即可制成。在步骤S02中，在所述软模板2上形成与所述软模板具有相同微结构图案的OTS自组装单层。具体的，该步骤又包括如下步骤：S021)、按照OTS与正己烷的体积比为0.5：1000的比例配制OTS-正己烷溶液；S022)、将配制的OTS-正己烷溶液施加到，例如滴注于所述软模板2的图案上，在该实施例中为图3所示的除开口环状的凹槽21外的其他部分。并使溶剂成分完全挥发，从而在所述软模板2上形成OTS自组装单层。在步骤S03中，制备复合基板11，并对所述复合基板11进行提高表面能的工艺处理。具体的，又包括如下步骤：S031)、在制备所述复合基板11时，将环氧树脂和玻璃纤维预浸料交替叠置多层，并且相邻层的环氧树脂和玻璃纤维预浸料之间呈90角铺设，即相邻层的环氧树脂和玻璃纤维预浸料之间彼此纵横交错的铺设；将铺设好的多层环氧树脂和玻璃纤维预浸料置于真空环境中，例如真空袋中，并在100℃的温度下，进行3小时的固化处理；S032)、在对所述复合基板11进行提高表面能的工艺处理时，采用等离子体处理技术对所述复合基板11待图案化的表面进行处理，以便提高所述复合基板11的表面能，从而提高其表面的附着力，例如对OTS的附着力。经过处理后，所述复合基板11的表面能大大提高，相对所述软模板2具有更的表面能区分度。在步骤S04中，将步骤S02中形成的具有OTS自组装单层的软模板2的OT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超材料制造方法，其特征在于，包括以下步骤：a、制备具有与超材料的微结构相反图案的软模板；b、在所述软模板上形成与所述软模板具有相同微结构图案的OTS自组装单层；c、制备复合基板，并对所述复合基板进行提高表面能的工艺处理；d、将步骤b中形成的具有OTS自组装单层的软模板的OTS自组装单层一侧紧密贴附到步骤c中复合基板经工艺处理后的表面上，并保持一定时间，直至所述OTS自组装单层自所述软模板转移到所述复合基板上，然后取下所述软模板，制备得到图案化复合基板；e、将金纳米颗粒沉积于所述图案化复合基板的非图案区域内，形成所述微结构图案。

【技术特征摘要】
1.一种超材料制造方法，其特征在于，包括以下步骤：a、制备具有与超材料的微结构相反图案的软模板；b、在所述软模板上形成与所述软模板具有相同微结构图案的OTS自组装单层；c、制备复合基板，并对所述复合基板进行提高表面能的工艺处理；d、将步骤b中形成的具有OTS自组装单层的软模板的OTS自组装单层一侧紧密贴附到步骤c中复合基板经工艺处理后的表面上，并保持一定时间，直至所述OTS自组装单层自所述软模板转移到所述复合基板上，然后取下所述软模板，制备得到图案化复合基板；e、将金纳米颗粒沉积于所述图案化复合基板的非图案区域内，形成所述微结构图案。2.根据权利要求1所述的超材料制造方法，其特征在于，所述软模板为PDMS模板。3.根据权利要求1所述的超材料制造方法，其特征在于，所述步骤b还包括以下步骤：配制OTS-正己烷溶液；将配制的OTS-正己烷溶液施加到所述软模板上，并使溶剂成分完全挥发，从而在所述软模板上形成OTS自组装单层。4.根据权利要求3所述的超材料制造方法，其特征在于，在配制OTS-正己烷溶液时，OTS与正己烷的体积比为0.5：1000-2:1000。5.根据权利要求1所述的超材料制造方法，其特征在于，所述步骤c还包括以下步骤：在制备所述复合基板时，将环氧树脂和玻璃纤维预浸料交替叠置多层，并且相邻层的环氧树脂和玻璃纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳光启空间技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44