在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法以及陶瓷基超材料技术

本发明专利技术涉及一种在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法以及陶瓷基超材料。本发明专利技术所提出的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，包括以下步骤：提供一陶瓷基板，该陶瓷基板表面具有微孔；在该陶瓷基板表面涂上陶瓷浆料，使各微孔中填充有陶瓷浆料；以及在该陶瓷基板表面丝网印刷导电浆料，形成导电几何机构。本发明专利技术具有使得导电几何结构在陶瓷基板表面的分布精度得到提高的优点。

【技术实现步骤摘要】
在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法以及陶瓷基超材料
本专利技术涉及复合材料的制备方法，尤其是涉及一种在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，以及按照该方法制备的陶瓷基超材料。
技术介绍
超材料(Metamaterial)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。超材料的奇特性质源于其精密的几何结构以及尺寸大小。超材料中的微结构，大小尺度小于它作用的波长，因此得以对波施加影响。迄今发展出的超材料包括左手材料、光子晶体、超磁性材料等。左手(LH)材料是一类在一定的频段下同时具有负的磁导率和负的介电常数的材料系统(对电磁波的传播形成负的折射率)。与之相对的是，大多数自然的材料是RH材料。超材料的奇异性质使它具有广泛的应用前景，从高接收率天线，雷达反射罩甚至是地震预警。从结构上看，超材料是由非金属材料制成的基板和附着在基板表面上或嵌入在基板内部的多个导电几何结构构成的。基板可以虚拟地划分为阵列排布的多个基板单元。每个基板单元上附着有导电几何结构，从而形成一个超材料单元。整个超材料是由很多这样的超材料单元组成的，就像晶体是由无数的晶格按照一定的排布构成的。每个超材料单元上的导电几何结构可以相同或者不完全相同。导电几何结构是由导电材料组成的具有一定几何图形的平面或立体结构。由于导电几何结构的存在，每个超材料单元具有不同于基板本身的电磁特性，因此所有的超材料单元构成的超材料对电场和磁场呈现出特殊的响应特性。通过对导电几何结构设计不同的具体结构和形状，可以改变整个超材料的响应特性。由于需要各超材料单元对电磁波具有预先精确设计的响应特性，这就要求导电几何结构在基板上的分布是十分精确的。为了满足超材料所需的电学特性、机械强度和热学性能，目前经常使用在陶瓷基板上形成导电图案的方案。在陶瓷材料上形成导电图案的研究已十分广泛，以下举例说明：方法一是选择性化学镀形成图案，之后电镀加厚膜图案。但该方法的局限性较明显，因为化学镀反应难控制，反应物容易渗入多孔的陶瓷基板，造成杂质和介电损耗增加，且孤立（即不连通）的图案不能进行电镀加厚膜的工序。方法二是压印法，即用一种凹凸板涂上金属油墨，然后印在陶瓷表面上。但该方法法的精度难以控制。方法三是在某种基体上涂上金属导电油墨，使其面对待印表面，且有一较小间距，然后用激光按图案扫描，所扫之处的油墨就会转落在待印陶瓷表面。这一方法的优点是精度高，但要有较贵的激光设备。方法四是将导电油墨打印在某种纸或塑料膜上，然后贴在陶瓷表面上，除上纸或膜将留下导电油墨图案。方法五是丝网印刷，它是通过丝网网版将导电浆料印在陶瓷表面上。中国专利公开CN102757229A披露了一种金属-陶瓷复合材料的制备方法，该方法就使用丝网印刷将金属浆料印刷在流延成型的陶瓷生坯的表面，然后在900℃～1400℃的真空或惰性气体环境中进行烧结。中国专利公开CN102757229A所披露的共形陶瓷超材料制备方法也是使用丝网印刷来制备导电图案。然而在实际实施时，常规的丝网印刷方法所获得的导电图案精度并不理想。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，以提高导电几何结构在陶瓷材料表面上的分布精度。本专利技术为解决上述技术问题而采用的技术方案是提出一种在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，包括以下步骤：提供一陶瓷基板，该陶瓷基板表面具有微孔；在该陶瓷基板表面涂上陶瓷浆料，使各微孔中填充有陶瓷浆料；以及在该陶瓷基板表面丝网印刷导电浆料，形成导电几何机构。在本专利技术的一实施例中，该微孔的孔径小于5μm。在本专利技术的一实施例中，该陶瓷基板的表面粗糙度Ra在0.4-3.2μm之间。在本专利技术的一实施例中，该陶瓷浆料中陶瓷粉末为亚微米粉末。在本专利技术的一实施例中，该陶瓷浆料中陶瓷粉末为纳米粉末。在本专利技术的一实施例中，该陶瓷浆料中的陶瓷粉末为氧化硅粉末、氧化铝粉末、石英玻璃粉末中的一种或多种的混合物。在本专利技术的一实施例中，该导电浆料包含的金属为银、铂、钼、钨、银钯合金中的一种或多种的混合物。在本专利技术的一实施例中，该导电几何结构的线条宽度≥70μm。在本专利技术的一实施例中，该导电几何结构的线条厚度是7-20μm。本专利技术还提出一种制备陶瓷基超材料的方法，包括以下步骤：提供一陶瓷基板，该陶瓷基板表面具有微孔；在该陶瓷基板表面涂上陶瓷浆料，使各微孔中填充有陶瓷浆料；以及在该陶瓷基板表面丝网印刷导电浆料，形成导电几何结构；制备流延片；将该流延片贴附在该陶瓷基板的印有导电几何结构的表面上；烧结该陶瓷基板，获得陶瓷基超材料。在本专利技术的一实施例中，该微孔的孔径小于5μm。在本专利技术的一实施例中，该陶瓷基板的表面粗糙度Ra在0.4-3.2μm之间。在本专利技术的一实施例中，该陶瓷浆料中陶瓷粉末为亚微米粉末。在本专利技术的一实施例中，该陶瓷浆料中陶瓷粉末为纳米粉末。在本专利技术的一实施例中，该陶瓷浆料中的陶瓷粉末为氧化硅粉末、氧化铝粉末、石英玻璃粉末中的一种或多种的混合物。在本专利技术的一实施例中，该导电浆料包含的金属为银、铂、钼、钨、银钯合金中的一种或多种的混合物。在本专利技术的一实施例中，该导电几何结构的线条宽度≥70μm。在本专利技术的一实施例中，该导电几何结构的线条厚度是7-20μm。在本专利技术的一实施例中，该流延片为陶瓷-玻璃混合体系流延片。在本专利技术的一实施例中，将该流延片贴附在该陶瓷基板的印有导电几何结构的表面上的方法为真空热压。在本专利技术的一实施例中，将该流延片贴附在该陶瓷基板的印有导电几何结构的表面上的方法为温等静压。在本专利技术的一实施例中，烧结该陶瓷基板的温度在900～1500℃之间。本专利技术还提出一种按照上述的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法获得的具有导电几何结构的陶瓷基板。本专利技术还提出一种按照上述的制备陶瓷基超材料的方法获得的陶瓷基超材料。本专利技术由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，通过在丝网印刷之前选择具有微孔的陶瓷基板并用陶瓷浆料进行封孔处理，可以控制丝网印刷导电浆料的扩散，使丝网印刷的精度得到提高。并且，在烧结工序中提高导电几何机构与陶瓷基板表面的结合强度，使得与陶瓷基板表面结合牢固的导电几何机构将更不容易因为收缩而变形。因此，本专利技术使得导电几何结构在陶瓷基板表面的分布精度得到提高。附图说明为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明，其中：图1示出根据本专利技术一实施例的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法流程图。图2示出根据本专利技术一实施例的陶瓷基超材料的制备方法流程图。图3A示出根据本专利技术一实施例的陶瓷基板剖视图。图3B示出根据本专利技术一实施例的陶瓷基板俯视图。图4示出根据本专利技术一实施例的陶瓷基超材料剖视图。图5示出根据本专利技术一实施例的陶瓷基超材料剖视图。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提出在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，这一方法是基于丝网印刷。丝网印刷尽管适于在陶瓷材料表面形成导电几何结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，包括以下步骤：提供一陶瓷基板，该陶瓷基板表面具有微孔；在该陶瓷基板表面涂上陶瓷浆料，使各微孔中填充有陶瓷浆料；以及在该陶瓷基板表面丝网印刷导电浆料，形成导电几何机构。

【技术特征摘要】
1.一种在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，包括以下步骤：提供一陶瓷基板，该陶瓷基板表面具有微孔，该微孔的孔径小于5μm；在该陶瓷基板表面涂上陶瓷浆料，使各微孔中填充有陶瓷浆料；以及在该陶瓷基板表面丝网印刷导电浆料，形成导电几何机构。2.如权利要求1所述的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，其特征在于，该陶瓷基板的表面粗糙度Ra在0.4-3.2μm之间。3.如权利要求1所述的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，其特征在于，该陶瓷浆料中陶瓷粉末为亚微米粉末。4.如权利要求1所述的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，其特征在于，该陶瓷浆料中陶瓷粉末为纳米粉末。5.如权利要求1所述的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，其特征在于，该陶瓷浆料中的陶瓷粉末为氧化硅粉末、氧化铝粉末或石英玻璃粉末。6.如权利要求1所述的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，其特征在于，该导电浆料包含的金属为银、铂、钼、钨、或银钯合金。7.如权利要求1所述的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，其特征在于，该导电几何结构的线条宽度≥70μm。8.如权利要求1所述的在陶瓷材料表面形成导电几何结构的方法，其特征在于，该导电几何结构的线条厚度是7-20μm。9.一种制备陶瓷基超材料的方法，包括以下步骤：提供一陶瓷基板，该陶瓷基板表面具有微孔，该微孔的孔径小于5μm；在该陶瓷基板表面涂上陶瓷浆料，使各微孔中填充有陶瓷浆料；以及在该陶瓷基板表面丝网印刷导电浆料，形成导电几何结构；制备流延片；将该流延片贴附在该陶瓷基板的印有导电几何结构的表面上；烧结该陶瓷基板，获得陶瓷基超材料...

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