使用磁性纳米颗粒复合物的电磁波传输线制造技术

本公开内容涉及一种在包含有分散于基质中的颗粒的复合物的选定区域中将颗粒以其易趋向轴进行定向的方法。所述方法包括在所述复合物上施加外部磁场的同时，液化并于随后固化所述选定区域中的所述基质。所述复合物可用于传输线组件，用以引导高频电磁波。所述颗粒优选地为超顺磁性纳米微晶颗粒，而基质优选地为聚合材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及传输线，包括波导，用于引导高频电磁波。特别是，本公开内容涉 及适合用于引导射频和微波频率电磁波的复合材料介质。另外，本公开内容涉及用于形成 包含复合材料的传输线和波导的方法。
技术介绍
传输线是形成用于引导电磁波或声波的传输的整个路径或其一部分的材料介质 或结构。用于传输高频电磁波的典型传输线包括同轴电缆、微波传输带、带状线，等等。同轴 电缆将电磁波限制在电缆内中心导体与屏蔽体之间的区域。电缆内的介电材料是用于波能 传输的介质。微波传输带包括导电带，其通过被称为基底的介电层从接地平面上分离。带 状线是由介电材料所围绕并且夹在两个平行接地平面之间的导体条带。高频电磁波在传输 线内传播。传输线的一个重要因子是其特征阻抗，其由传输线的结构和物理尺寸，以及介电 材料的物理特性，比如电阻率、电感率和电导率等确定。特别是对于微波传输带和带状线而 言，条带的宽度、介电材料的厚度以及介电材料的相对磁导率确定了特征阻抗。连接具有不同阻抗水平的不同类型的组件或传输线需要变换器。在高频电路设计 中，常使用传输线变换器和其他分布式组件。对于单级四分之一波长变换器，变换器阻抗为 第一组件(比如负载)与第二组件(比如源)之间的阻抗的几何平均值ZT = (ZL*ZS) "0. 5多级变换器可以通过串行地堆叠单级四分之一波长变换器而形成。每个变换器分 段具有中间阻抗。在多级变换器中，任何两个变换器分段之间的阻抗失配都比组件与单级 变换器之间的阻抗失配小。均质介电材料对于某一电磁波频率的特征阻抗可以通过本领域中已知的常规方 法来确定。在复合材料中，即在由两种或多种具有显著不同的物理或化学特性并且在完成 的结构内于宏观层面上保持分离和独立的组成材料所制成的工程材料中，整体特征阻抗取 决于单个组成材料或成分的贡献。例如，如果复合物包含均质基质和超微细纳米级颗粒，那 么复合物的特征阻抗可能会受到所添加的颗粒的影响。含有纳米级颗粒的复合材料在本领域中是已知的，并且其具有许多的应用。美国 专利号4，158，862公开了用于产生永久性磁记录的方法。该方法包括以下步骤(a)在支 座(基底)上涂敷含有在聚合物溶液中的铁磁性颗粒的可聚合磁性墨；(b)在墨仍然为液 体时，将磁性墨置于磁场之中，以将包含于墨中的磁性颗粒定向于预定方向之中；以及(c) 通过辐照，选择性地聚合磁性墨涂层的与将具有在步骤(b)中所施加的磁性定向的所记录 消息的部分相对应的某些区域。其结果是，固化的涂层含有排齐在由外部磁场所确定的方 向中的磁性颗粒。美国专利号3，791，864描述了装饰图案的制造，其通过以下操作来实现熔化包 含磁性颗粒的表面，施加磁场来产生图案，并且在随后允许该表面冷却，从而保留所述图案。美国专利号6，777，706公开了包括有光波导的光学设备。光波导包含有机半导体 材料，其包括透光纳米颗粒的基本上均勻的分散。纳米颗粒的存在影响到有机层的折射率。 有机材料为聚合物材料。纳米颗粒可以是金属材料。美国专利号7，072，565还公开了由纳米颗粒复合材料制成的光波导。在光学器件中所使用的技术可以类似地应用在射频(RF)和/或微波电路中的传 输线、传输线变换器等的简化设计和制造中。潜在地，甚高频电路设计可以基于这些介电磁 性波导的原理。
技术实现思路
本公开内容的一个目的是教导预定阻抗的传输线的制造。这可以通过使用激光加 热和外部磁场来局部地改变磁性纳米颗粒复合物的磁性分布而得以实现。根据第一方面，提供一种方法。该方法包括，在包含有分散于基质中的颗粒的复合 物上施加外部磁场，并且在复合物的选定区域中，通过液化并于随后固化选定区域上的基 质，而将颗粒以其易取向轴(easy axe)进行定向。在方法中，颗粒可以是最长尺度小于lOOnm的微晶颗粒。所述微晶颗粒可以是顺 磁性微晶颗粒。所述顺磁性微晶颗粒可以是最长尺度小于20nm的超顺磁性微晶颗粒。所 述超顺磁性微晶颗粒可以是下列中之一的微晶颗粒铁、钴、镍、含铁合金、铁氧化物。在方法中，基质可以是聚合材料，而复合物是通过在颗粒的表面上涂敷表面活化 剂，将基质溶解在溶剂中，将颗粒与基质溶液混合，并且蒸发溶剂以形成预定形状而形成 的。聚合材料可以是热塑性聚合物、热固性聚合物或者高弹性塑料。备选地，在方法中，基质可以是热塑性聚合物，而复合物是通过在颗粒的表面上涂 敷表面活化剂，熔化基质，将颗粒混入熔化的基质中，并且将熔化的基质铸造为预定的形状 而形成的。在方法中，基质的液化可以包括使用激光束来加热选定区域，以使液化作用在所 述区域中发生。方法还可以包括，通过在没有外部磁场的情况下，在复合物的选定区域处液化并 于随后固化基质，而对该选定区域中定向的颗粒进行随机化。根据第二方面，提供一种包含有分散于基质中的颗粒的复合物。在复合物上施加 外部磁场的同时，通过在复合物的选定区域液化并于随后固化基质，所述颗粒在该选定区 域中以其易趋向轴进行定向。在复合物中，颗粒可以是最长尺度小于lOOnm的微晶颗粒。所述微晶颗粒可以是 顺磁性微晶颗粒。所述顺磁性微晶颗粒可以是最长尺度小于20nm的超顺磁性微晶颗粒。所 述超顺磁性微晶颗粒可以是下列中之一的微晶颗粒铁、钴、镍、含铁合金、铁氧化物。在复合物中，基质可以是聚合材料，而复合物通过下列操作形成在颗粒的表面上 涂敷表面活化剂，将基质溶解在溶剂中，将颗粒与基质溶液混合，并且蒸发溶剂以形成预定 形状。聚合材料可以是热塑性聚合物、热固性聚合物或者高弹性塑料。备选地，在复合物中，基质可以是热塑性聚合物，而复合物通过以下操作形成在 颗粒的表面上涂敷表面活化剂，熔化基质，将颗粒混入熔化的基质中，并且将熔化的基质铸 造为预定的形状。在复合物中，基质的液化可以包括使用激光束来加热选定区域，以使液化作用在 该区域中发生。根据第三方面，提供一种用于传导射频和微波频率电磁波的传输线组件。传输线 组件包含电介质。电介质是包含有分散于基质中的颗粒的复合物。在传输线组件中，在复合物上施加外部磁场的同时，通过在组合物的选定区域处 液化和并于随后固化基质，颗粒可以该选定区域中以其易趋向轴进行定向。在传输线组件中，在复合物上施加外部磁场的同时，借助于通过在该组合物的选 定区域处液化然后固化基质而将颗粒在该选定区域中以其易趋向轴进行定向，可以局部地 调节电介质的特征阻抗。在传输线组件中，颗粒可以是最长尺度小于lOOnm的微晶颗粒。所述微晶颗粒可 以是顺磁性微晶颗粒。所述顺磁性微晶颗粒可以是最长尺度小于20nm的的超顺磁性微晶 颗粒。所述超顺磁性微晶颗粒可以是下列中之一的微晶颗粒铁、钴、镍、含铁合金、铁氧化 物。在传输线组件中，基质可以是聚合材料，而复合物通过以下操作来形成在颗粒的 表面上涂敷表面活化剂，将基质溶解在溶剂中，将颗粒与基质溶液混合，并且蒸发溶剂以形 成预定形状。聚合材料可以是热塑性聚合物、热固性聚合物或者高弹性塑料。备选地，在传输线组件中，基质可以是热塑性聚合物，而复合物是通过以下操作来 形成在颗粒的表面上涂敷表面活化剂，熔化基质，将颗粒混入熔化的基质中，并且将熔化 的基质铸造为预定的形状。在传输线组件中，基质的液化可以包括使用激光束来加热选定区域，以使液化作 用在所述区域中发生。传输线组件可以是传输线变换器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：　　在包含有分散于基质中的颗粒的复合物上施加外部磁场；以及　　通过在所述复合物的选定区域中液化并于随后固化所述基质，而在所述选定区域中将颗粒以其易趋向轴进行定向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E塞帕拉，M厄诺，R勒蒂涅米，M奥克萨南，
申请(专利权)人：诺基亚公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]