一种具有类三角形微结构的超材料制造技术

本发明专利技术公开了一种具有类三角形微结构的超材料，包括介质基板和固定在介质基板上的微结构层；微结构层包括N个呈周期性阵列排列的单个微结构；单个微结构包括三根金属线，三根金属线分别为第一金属线、第二金属线和第三金属线，三根金属线的长度相等；每根金属线均为两个L形首尾相连的形状，第一个L形的夹角为60度，第二个L形的夹角为90度；单个微结构呈类三角形，三根金属线在同一平面上围绕同一中心旋转排列，组成类三角形；第二金属线旋转120°后与第一金属线重合，第三金属线旋转240°后与第一金属线重合。采用本发明专利技术实施例，采用特定结构的微结构，使谐振频率左移，最终实现负磁导率的频段出现在较低的频率范围，制成的超材料符合各向同性。

【技术实现步骤摘要】
一种具有类三角形微结构的超材料
本专利技术涉及电磁通信领域，尤其涉及一种具有类三角形微结构的超材料。
技术介绍
目前，国际社会对磁导率方面已有大量的研究，其中对于正磁导率的研究已经趋于成熟，对于负磁导率超材料的研究是现在国内外研究的热点，负磁导率具有量子极化作用，可以对入射波产生极化作用，因此作用范围很大，如在医学成像领域中的磁共振成像技术，负磁导率材料能够加强电磁波的成像效果，另外负磁导率材料在透镜研究方面亦有重要作用，在工程领域，磁导率通常都是指相对磁导率，为物质的绝对磁导率μ与磁性常数μ。(又称真空磁导率)的比值，μ^= μ/μ 0，无量纲值。通常“相对”二字及符号下标r都被省去。磁导率是表示物质受到磁化场Η作用时，内部的真磁场相对于Η的增加(μ >1)或减少(μ < 1)的程度。至今发现的自然界已存在的材料中，μ都是大于0的。 超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料。目前，现有的人造微结构的几何形状为“工”字形或者类似“凹”字形的开口环形，但这些结构都不能实现磁导率μ明显小于0或使超材料谐振频率降低，也不能实现各向同性，只有通过设计具有特殊几何图形的人造微结构，才能使得该人工电磁材料在特定频段内达到磁导率μ值小于0，并具有较低的谐振频率。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种具有类三角形微结构的超材料，通过采用三根金属线在同一平面上围绕同一中心旋转排列而成的金属微结构，每根金属线均为两个L形首尾相连的形状。本专利技术实施例采用特定结构的微结构，使谐振频率左移，最终实现负磁导率的频段出现在较低的频率范围，制成的超材料符合各向同性。 本专利技术实施例提供一种具有类三角形微结构的超材料，其特征在于，包括:介质基板和固定在介质基板上的微结构层； 所述微结构层包括Ν个呈周期性阵列排列的单个微结构，1 ； 所述单个微结构包括三根金属线，所述三根金属线分别为第一金属线、第二金属线和第三金属线，所述三根金属线的长度相等； 每根金属线均为两个L形首尾相连的形状，第一个L形的夹角为60度，第二个L形的夹角为90度； 所述单个微结构呈类三角形，所述三根金属线在同一平面上围绕同一中心旋转排列，组成类三角形；所述第二金属线旋转120°后与所述第一金属线重合，所述第三金属线旋转240°后与所述第一金属线重合。 进一步的，所述超材料由两层所述介质基板与两层所述微结构层相间层叠而成。 再进一步的，所述两层介质基板包括第一介质基板和第二介质基板，第一介质基板的介电常数为10-20,第二介质基板的介电常数为5-10。 更进一步的，所述第一介质基板的厚度为0.005-0.015mm。 又进一步的,所述第二介质基板的厚度为0.1Omm-0.30mm。 本专利技术实施例提供的一种具有类三角形微结构的超材料，采用了三根金属线在同一平面上围绕同一中心旋转排列而成的金属微结构，每根金属线均为两个L形首尾相连的形状，增加了超材料的电容和电感，在实现超材料的负磁导率的前提下，使谐振频率左移，最终实现负磁导率的频段出现在较低的频率范围；同时，包含N个呈周期性阵列排列的单个微结构的微结构层，使整个超材料符合各向同性，实用性强。 【附图说明】 图1为本专利技术提供的具有类三角形微结构的超材料的实施例的单个微结构的示意图； 图2为本专利技术提供的具有类三角形微结构的超材料的实施例的超材料的侧视图； 图3为本专利技术提供的具有类三角形微结构的超材料的实施例的微结构层的示意图； 图4为现有技术中的负磁导率超材料的仿真结果示意图。 图5为本专利技术提供的具有类三角形微结构的超材料的实施例的超材料的仿真结果示意图。 【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 参见图1-3，对本专利技术提供的具有类三角形微结构的超材料的实施例的结构进行详细说明。 参见图1，为本专利技术提供的具有类三角形微结构的超材料的实施例的单个微结构的不意图； 所述单个微结构10包括三根金属线，所述三根金属线分别为金属线11、金属线12和金属线13，所述三根金属线的长度相等； 金属线11、金属线12和金属线13均为两个L形首尾相连的形状，第一个L形的夹角为60度，第二个L形的夹角为90度。 所述单个微结构10呈类三角形，金属线11、金属线12和金属线13在微结构层所在平面上围绕同一中心旋转排列，组成类三角形；所述金属线12旋转120°后与金属线11重合，所述金属线13旋转240°后与金属线11重合。 金属线11、金属线12和金属线13均为铜线，铜线的线宽为0.10mm，铜线的厚度为 0.018mm，铜线的线间距为0.10mm。 需要说明的是，本实施例仅以微结构的金属线为铜线，铜线的线宽为0.10_，铜线的厚度为0.018mm，铜线的线间距为0.10mm。为例进行说明。在具体实施当中，金属线可以是铜质、银质、铜合金质和金质；也可以是非金属的导电材料，如导电塑料等。微结构中金属线的线宽、厚度和线间距还可以为其他数值。 参见图2，是本专利技术提供的具有类三角形微结构的超材料的实施例的超材料的侧视图。 本专利技术实施例提供的超材料片层20包括介质基板22、介质基板24、固定在介质基板22上的微结构层21和固定在介质基板24上的微结构层23 ;介质基板22、介质基板24与微结构层21、微结构层23相间层叠。 介质基板22选用介电常数为16的高介电常数陶瓷矩形基板,厚度为0.011mm,介质基板22的介电常数越高、厚度越薄能使超材料整体的谐振频率降低。 可选的，介质基板22的介电常数可为10-20，介质基板22的厚度可为0.005-0.015mm。 介质基板24选用介电常数为7.7的聚丙烯矩形基板,厚度为0.139mm,介质基板24主要选择损耗较小的基板，起到保护微结构、降低整体损耗的作用。 可选的，介质基板24的介电常数可为5-10，介质基板24的厚度可为0.10mm-Q.30mm。 可选的，介质基板22、24可以使用FR-4基板、聚丙烯基板或陶瓷基板，介质基板22,24还可以是圆形或多边形。 需要说明的是，在具体实施当中，一个超材料成品也可以由多个超材料片层20组成。当一个超材料成品由多个超材料片层20组成时，可以按照一定的规律将多个超材料片层20封装起来。当介质基板22、24为平板状时，各超材料片层20沿垂直于介质基板22、24平面的方向依次排列，片层之间相互平行设置，优选平行且间距相等；当介质基板22、24为圆形或多边形时，则可以将多个超材料片层20共圆心轴地安装固定。 参见图3，为本专利技术提供的具有类三角形微结构的超材料的实施例的微结构层的示意图； 微结构层22包括16个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有类三角形微结构的超材料，其特征在于，包括：介质基板和固定在介质基板上的微结构层；所述微结构层包括N个呈周期性阵列排列的单个微结构，N≥1；所述单个微结构包括三根金属线，所述三根金属线分别为第一金属线、第二金属线和第三金属线，所述三根金属线的长度相等；每根金属线均为两个L形首尾相连的形状，第一个L形的夹角为60度，第二个L形的夹角为90度；所述单个微结构呈类三角形，所述三根金属线在同一平面上围绕同一中心旋转排列，组成类三角形；所述第二金属线旋转120°后与所述第一金属线重合，所述第三金属线旋转240°后与所述第一金属线重合。

【技术特征摘要】
1.一种具有类三角形微结构的超材料，其特征在于，包括:介质基板和固定在介质基板上的微结构层； 所述微结构层包括N个呈周期性阵列排列的单个微结构，N^l； 所述单个微结构包括三根金属线，所述三根金属线分别为第一金属线、第二金属线和第三金属线，所述三根金属线的长度相等； 每根金属线均为两个L形首尾相连的形状，第一个L形的夹角为60度，第二个L形的夹角为90度； 所述单个微结构呈类三角形，所述三根金属线在同一平面上围绕同一中心旋转排列，组成类三角形；所述第二金属线旋转120°后与所述第一金属线重合，所述第三金属线旋转240°后与所述第一金属线...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永超，
申请(专利权)人：张永超，
类型：发明
国别省市：广西;45