一种汇聚电磁波的非均匀超材料制造技术

本发明专利技术公开了一种汇聚电磁波的非均匀超材料，包括介质基板，所述介质基板的表面不均匀分布有若干个金属人工结构单元，本发明专利技术涉及超材料技术领域。该汇聚电磁波的非均匀超材料，通过金属人工结构单元包括基材与人造金属微结构，人造金属微结构位于基材的表面，所述基材的材料为镍锌铁氧体，并且镍锌铁氧体的组成成分为6‑8份硝酸铁、4‑6份硝酸镍、4‑6份硝酸锌、1‑3份钴粉、7‑10份粘结剂、5‑7份增塑剂、10‑15份溶剂和15‑25份去离子水，通过镍锌铁氧体可以有效地增强超材料的汇聚电磁波性能，解决了现有技术中利用聚焦天线进行电磁波汇聚存在的缺陷，超材料体积小并且质量较轻，使用起来较为灵活，具有损耗低、成本低的特点。

A kind of inhomogeneous metamaterial for electromagnetic wave

【技术实现步骤摘要】
一种汇聚电磁波的非均匀超材料
本专利技术涉及超材料
，具体为一种汇聚电磁波的非均匀超材料。
技术介绍
超材料是一种新型材料，是由非金属材料制成的基材和附着在基材表面上或嵌入在基材内部的多个人造微结构构成的，基材可以虚拟地划分为矩形阵列排布的多个立方体形基材单元，每个基材单元上附着有一个人造微结构从而形成一个超材料单元，整个超材料即是由数十万、百万甚至上亿的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人造微结构相同或者不完全相同，人造微结构是组成一定几何图形的圆柱形或扁平状金属丝，例如组成圆环形、I形的金属丝等，由于人造微结构的存在，每个超材料单元具有不同于基材本身的等效介电常数和等效磁导率，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；同时，对人造微结构设计不同的具体结构和形状，可改变其单元的等效介电常数和等效磁导率，进而改变整个超材料的响应特性。现有技术对于实现电磁波的汇聚是利用聚焦天线完成的，但聚焦天线存在以下缺点：体积大而且较重，不利于小型化的使用，对于形状有很大的依赖性，很难进行灵活的设计，损耗很大，介质容易老化，成本较高。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种汇聚电磁波的非均匀超材料，解决了现有技术对于实现电磁波汇聚所使用的聚焦天线存在体积大而且较重，不利于小型化的使用，对于形状有很大的依赖性，很难进行灵活的设计，损耗很大，介质容易老化，成本较高的问题。>(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种汇聚电磁波的非均匀超材料，包括介质基板，所述介质基板的表面不均匀分布有若干个金属人工结构单元，所述金属人工结构单元包括基材与人造金属微结构，人造金属微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻中的一种方式周期排布于基材的表面，其中蚀刻为优选方案，所述基材的材料为镍锌铁氧体，并且镍锌铁氧体的组成成分为6-8份硝酸铁、4-6份硝酸镍、4-6份硝酸锌、1-3份钴粉、7-10份粘结剂、5-7份增塑剂、10-15份溶剂和15-25份去离子水。优选的，所述镍锌铁氧体的组成成分为6份硝酸铁、4份硝酸镍、4份硝酸锌、1份钴粉、7份粘结剂、5份增塑剂、10份溶剂和15份去离子水。优选的，所述镍锌铁氧体的组成成分为7份硝酸铁、5份硝酸镍、5份硝酸锌、2份钴粉、8份粘结剂、6份增塑剂、12份溶剂和20份去离子水。优选的，所述镍锌铁氧体的组成成分为8份硝酸铁、6份硝酸镍、6份硝酸锌、3份钴粉、10份粘结剂、7份增塑剂、15份溶剂和25份去离子水。优选的，所述粘结剂采用丙烯酸树脂和硅氧烷压敏粘结剂。优选的，所述增塑剂的材料采用邻苯二甲酸丁苄酯增塑剂。优选的，所述溶剂为质量比5：2的醋酸正丙酯和乙二醇混合物。优选的，其制备方法具体包括以下步骤：将硝酸铁、硝酸镍、硝酸锌与钴粉混合溶于去离子水中，向混合液中加入25％浓度的乙二醇，超声至分散均匀，所得混合液置于45℃水浴中，向混合液中缓慢加入氢氧化钠溶液，同时以300转/分不断搅拌80分钟，得到混合溶液，将混合溶液进行晶化烘干并粉碎成细粉，得到掺杂镍锌铁氧体磁粉，将得到的掺杂镍锌铁氧体磁粉与粘结剂、增塑剂、溶剂均匀混合形成浆料，将浆料在25kHz下超声分散50分钟，将浆料流延制成铁氧体生片并烘干，然后在铁氧体生片的上下表面粘贴金属膜，再用磁性压辊滚动压紧，得到镍锌铁氧体片材。(三)有益效果本专利技术提供了一种汇聚电磁波的非均匀超材料。与现有技术相比具备以下有益效果：(1)、该汇聚电磁波的非均匀超材料，通过金属人工结构单元包括基材与人造金属微结构，人造金属微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻中的一种方式周期排布于基材的表面，其中蚀刻为优选方案，所述基材的材料为镍锌铁氧体，并且镍锌铁氧体的组成成分为6-8份硝酸铁、4-6份硝酸镍、4-6份硝酸锌、1-3份钴粉、7-10份粘结剂、5-7份增塑剂、10-15份溶剂和15-25份去离子水，通过镍锌铁氧体可以有效地增强超材料的汇聚电磁波性能，解决了现有技术中利用聚焦天线进行电磁波汇聚存在的缺陷，超材料体积小并且质量较轻，使用起来较为灵活，具有损耗低、成本低的特点。(2)、该汇聚电磁波的非均匀超材料，通过将硝酸铁、硝酸镍、硝酸锌与钴粉混合溶于离子水中，向其中加入25％浓度的乙二醇，超声至分散均匀，所得混合液置于45℃水浴中，向其中缓慢加入氢氧化钠溶液，同时以300转/分不断搅拌80分钟，得到混合溶液，将混合溶液进行晶化烘干并粉碎成细粉，得到掺杂镍锌铁氧体磁粉，将得到的掺杂镍锌铁氧体磁粉与粘结剂、增塑剂、溶剂均匀混合形成浆料，将浆料在25kHz下超声分散50分钟，将浆料流延制成铁氧体生片并烘干，然后在铁氧体生片的上下表面粘贴金属膜，再用磁性压辊滚动压紧，得到镍锌铁氧体片材，能够较好的促进其占据镍锌铁氧体粒子中的八面体间隙，减少晶界相，进一步减小由晶界引起的退磁能，从而提高超材料的磁滞损耗，增大磁损耗，提高汇聚电磁波的性能，具有良好的宽频汇聚电磁波性能，能够最大限度实现宽频以及高汇聚电磁波性能。(3)、该汇聚电磁波的非均匀超材料，通过粘结剂采用丙烯酸树酯和硅氧烷压敏粘结剂，增塑剂的材料采用邻苯二甲酸丁苄酯增塑剂，溶剂为质量比5：2的醋酸正丙酯和乙二醇混合物，可以有效地提高超材料基材制备出来的汇聚电磁波性能，能够有效地保证基材的质量。附图说明图1为本专利技术超材料结构的立体图；图2为本专利技术金属人工结构单元结构的立体图；图3为本专利技术实施例对比实验数据统计表图。图中，1-介质基板、2-金属人工结构单元、21-基材、22-人造金属微结构。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做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。请参阅图1-3，本专利技术实施例提供三种技术方案：一种汇聚电磁波的非均匀超材料，具体包括以下实施例：实施例1将6份硝酸铁、4份硝酸镍、4份硝酸锌与1份钴粉混合溶于15份去离子水中，向混合液中加入25％浓度的乙二醇，超声至分散均匀，所得混合液置于45℃水浴中，向混合液中缓慢加入氢氧化钠溶液，同时以300转/分不断搅拌80分钟，得到混合溶液，将混合溶液进行晶化烘干并粉碎成细粉，得到掺杂镍锌铁氧体磁粉，将得到的掺杂镍锌铁氧体磁粉与7份粘结剂、5份增塑剂、10份溶剂均匀混合形成浆料，将浆料在25kHz下超声分散50分钟，将浆料流延制成铁氧体生片并烘干，然后在铁氧体生片的上下表面粘贴金属膜，再用磁性压辊滚动压紧，得到镍锌铁氧体片材；实施例2将7份硝酸铁、5份硝酸镍、5份硝酸锌与2份钴粉混合溶于20份去离子水中，向混合液中加入25％浓度的乙二醇，超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汇聚电磁波的非均匀超材料，包括介质基板(1)，所述介质基板(1)的表面不均匀分布有若干个金属人工结构单元(2)，其特征在于：所述金属人工结构单元(2)包括基材(21)与人造金属微结构(22)，所述基材(21)的材料为镍锌铁氧体，并且镍锌铁氧体的组成成分为6-8份硝酸铁、4-6份硝酸镍、4-6份硝酸锌、1-3份钴粉、7-10份粘结剂、5-7份增塑剂、10-15份溶剂和15-25份去离子水。/n

【技术特征摘要】
1.一种汇聚电磁波的非均匀超材料，包括介质基板(1)，所述介质基板(1)的表面不均匀分布有若干个金属人工结构单元(2)，其特征在于：所述金属人工结构单元(2)包括基材(21)与人造金属微结构(22)，所述基材(21)的材料为镍锌铁氧体，并且镍锌铁氧体的组成成分为6-8份硝酸铁、4-6份硝酸镍、4-6份硝酸锌、1-3份钴粉、7-10份粘结剂、5-7份增塑剂、10-15份溶剂和15-25份去离子水。


2.根据权利要求1所述的一种汇聚电磁波的非均匀超材料，其特征在于：所述镍锌铁氧体的组成成分为6份硝酸铁、4份硝酸镍、4份硝酸锌、1份钴粉、7份粘结剂、5份增塑剂、10份溶剂和15份去离子水。


3.根据权利要求1所述的一种汇聚电磁波的非均匀超材料，其特征在于：所述镍锌铁氧体的组成成分为7份硝酸铁、5份硝酸镍、5份硝酸锌、2份钴粉、8份粘结剂、6份增塑剂、12份溶剂和20份去离子水。


4.根据权利要求1所述的一种汇聚电磁波的非均匀超材料，其特征在于：所述镍锌铁氧体的组成成分为8份硝酸铁、6份硝酸镍、6份硝酸锌、3份钴粉、10份粘结剂、7份增塑剂、15份溶剂和25份去离子水。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘光平，
申请(专利权)人：惠州市中为柔性光电子智能制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44