一种超材料基材及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种超材料基材及其制备方法和应用。制备超材料基材的方法包括：将含氟聚合物、纳米陶瓷和硅烷偶联剂进行球磨共混，得到共混物；以及使用流延机对共混物流延成型，得到超材料基材。本发明专利技术通过在含氟聚合物中混入纳米陶瓷粉，获得了耐候性好且介电常数高的超材料基材。

【技术实现步骤摘要】
一种超材料基材及其制备方法和应用
本专利技术涉及超材料领域，具体地，涉及一种高介电常数含氟超材料基材及其制备方法和应用。
技术介绍
超材料是近十年来发展起来的对电磁波起调制作用的材料。超材料一般是由一定数量的金属微结构附在具有一定力学、电磁学的基板上，这些具有特定图案和材质的微结构会对经过其身的特定频段的电磁波产生调制作用。电子产品正向薄型化、高性能化和多功能化的方向发展，为此，在实践中需要介电常数高且耐候性好的超材料基材。
技术实现思路
本专利技术提供了一种耐候性与高介电常数兼容的超材料基材及其制备方法和应用。本专利技术提供了一种制备超材料基材的方法，其特征在于，所述方法包括：将含氟聚合物、纳米陶瓷和硅烷偶联剂进行球磨共混，得到共混物；以及使用流延机对所述共混物流延成型，得到超材料基材。在上述方法中，其中，所述含氟聚合物、所述纳米陶瓷和所述硅烷偶联剂的重量比为100：1～50：0.1～10。在上述方法中，其中，所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯和/或聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)。在上述方法中，其中，所述纳米陶瓷为钛酸钡、二氧化钛、钛酸锶钡的一种或多种。在上述方法中，其中，使用全方位行星式球磨机进行球磨共混。在上述方法中，其中，使用4mm和0.5～4mm的锆珠混合搭配进行球磨共混，球磨时间为4～60小时，转速为0～300rpm。在上述方法中，其中，所述流延成型的流延温度为130～200℃。在上述方法中，其中，得到的所述超材料基材为薄膜或片材。本专利技术还提供了通过以上方法制备的超材料基材。本专利技术还提供了超材料基材的用途，其中，所述超材料基材应用于天线、滤波器、双工器或振荡器。现有的常用超材料基材的介电常数通常小于2.2，而通过本专利技术的方法得到的超材料基材的介电常数在3～40之间，其介电常数明显高于现有的方法制备的超材料基材。同时，由于本专利技术采用具有高耐候性的含氟聚合物，通过本专利技术的方法制备的超材料在耐候性方面表现非常好。本专利技术通过在含氟聚合物中混入纳米陶瓷粉，获得了耐候性好且介电常数高的超材料基材。附图说明图1示出了本专利技术的超材料基材的制备方法的各个步骤。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。参照图1，示出了本专利技术的超材料基材的制备方法的各个步骤。首先提供含氟聚合物粉末、纳米陶瓷粉和硅烷偶联剂。含氟聚合物包括聚偏氟乙烯和/或聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)。由于本专利技术采用具有高耐候性的含氟聚合物，通过本专利技术的方法制备的超材料在耐候性方面表现非常好。纳米陶瓷粉包括钛酸钡、二氧化钛、钛酸锶钡的一种或多种。通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质悬殊的材料连接在一起而提高复合材料的性能和增加粘接强度。然后，将重量比为100：1～50：0.1～10的含氟聚合物粉末、纳米陶瓷粉和硅烷偶联剂在少量乙醇的存在下在球磨机上进行湿法共混。优选地，球磨机为全方位行星式球磨机，全方位行星式球磨机有利于更均匀地进行混合。使用锆珠(0.5～4mm)进行球磨，球磨时间为4～60小时，转速为0～300rpm。锆珠的尺寸主要影响到球磨颗粒的尺寸，一般锆珠越小，球磨后颗粒的尺寸也越小。在实际球磨过程中一般采用4mm特定尺寸锆珠与0.5～4mm可调尺寸锆珠进行混合搭配(两者数量比例是1:4)，以增加球磨效率和球磨质量。本专利技术将4mm锆珠与0.5～4mm锆珠进行混合搭配，可以获得本专利技术的超材料基材所需要的期望的颗粒尺寸。之后，使用流延机将湿混后的混合物进行流延成型，得到本专利技术所需的耐候性高介电常数超材料基材。在流延成型中，流延温度为130～200℃。流延成型后的基材可以为薄膜或片材。然后，通过本领域常用的波导法，使用矢量网络分析仪在1GHz下测量得到的超材料基材的介电常数。本专利技术的实施例以2mm厚的超材料基材为样本进行参数测量，但本专利技术并不限于此。使用本专利技术的方法制备的超材料基材可以应用于天线、滤波器、双工器或振荡器。实施例1：将重量比为100：1：0.1的聚偏氟乙烯、二氧化钛和硅烷偶联剂进行球磨共混，使用4mm和0.5mm锆珠进行球磨，球磨时间60小时，转速300rpm。然后使用流延机流延成型，流延温度为200℃，得到超材料基材。在1GHz频率下经矢量网络分析仪测量，该超材料基材的介电常数为3。实施例2：将重量比为100：50：10的聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、钛酸锶钡和硅烷偶联剂进行球磨共混，使用4mm锆珠进行球磨，球磨时间4小时，转速100rpm。然后使用流延机流延成型，流延温度为150℃，得到超材料基材。在1GHz频率下经矢量网络分析仪测量，该超材料基材的介电常数为40。实施例3：将重量比为100：10：3的聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、钛酸钡和硅烷偶联剂进行球磨共混，使用4mm和2mm锆珠进行球磨，球磨时间30小时，转速200rpm。然后使用流延机流延成型，流延温度为180℃，得到超材料基材。在1GHz频率下经矢量网络分析仪测量，该超材料基材的介电常数为26。实施例4：将重量比为100：20：5的聚偏氟乙烯、钛酸钡和硅烷偶联剂进行球磨共混，使用4mm和1mm锆珠进行球磨，球磨时间40小时，转速50rpm。然后使用流延机流延成型，流延温度为130℃，得到超材料基材。在1GHz频率下经矢量网络分析仪测量，该超材料基材的介电常数为15。实施例5：将重量比为100：30：7的聚偏氟乙烯、钛酸锶钡和硅烷偶联剂进行球磨共混，使用4mm和3mm锆珠进行球磨，球磨时间20小时，转速250rpm。然后使用流延机流延成型，流延温度为140℃，得到超材料基材。在1GHz频率下经矢量网络分析仪测量，该超材料基材的介电常数为23。实施例6：将重量比为100：40：9的聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)、二氧化钛和硅烷偶联剂进行球磨共混，使用4mm和3mm锆珠进行球磨，球磨时间10小时，转速150rpm。然后使用流延机流延成型，流延温度为160℃，得到超材料基材。在1GHz频率下经矢量网络分析仪测量，该超材料基材的介电常数为33。现有的常用超材料基材的介电常数通常小于2.2，通过对比可知，通过本专利技术的方法得到的超材料基材的介电常数在3～40之间，明显高于现有的方法制备的超材料基材。同时，由于本专利技术采用具有高耐候性的含氟聚合物，通过本专利技术的方法制备的超材料在耐候性方面表现非常好。本专利技术通过在含氟聚合物中混入纳米陶瓷粉，获得了耐候性好且介电常数高的超材料基材。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备超材料基材的方法，其特征在于，所述方法包括：将含氟聚合物、纳米陶瓷和硅烷偶联剂进行球磨共混，得到共混物；以及使用流延机对所述共混物流延成型，得到超材料基材。

【技术特征摘要】
1.一种制备超材料基材的方法，其特征在于，所述方法包括：将含氟聚合物、纳米陶瓷和硅烷偶联剂进行球磨共混，得到共混物；以及使用流延机对所述共混物流延成型，得到超材料基材。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟聚合物、所述纳米陶瓷和所述硅烷偶联剂的重量比为100：1～50：0.1～10。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含氟聚合物为聚偏氟乙烯和/或聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米陶瓷为钛酸钡、二氧化钛、钛酸锶钡的一种或多种。5.根据权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：洛阳尖端技术研究院，洛阳尖端装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41