一种超材料介质基板的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超材料介质基板的制备方法，通过离心的方法在多孔材料基板的不同区域内形成具有不同介电常数的有机高分子固化物，使超材料介质基板具有非均匀的介电常数分布，以使超材料介质基板具有更为丰富的电磁调制功能，拓展了超材料的功能应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超材料领域，具体地涉及超材料的介质基板制备工艺。
技术介绍
超材料一般由多个超材料功能板层叠或按其他规律阵列组合而成，超材料功能板包括介质基板以及阵列在介质基板上的多个人造微结构，现有超材料的介质基板为均一材料的有机树脂基板，如FR4、TPl等等，其加工工艺一般是采用现有的PCB板的加工工艺。对于超材料而言，由于阵列在介质基板上的多个人造微结构具有特定的电磁特性，能对电场或磁场产生电磁响应，因此通过对人造微结构的结构和排列规律进行精确设计和控制，可以使超材料呈现出各种一般材料所不具有的电磁特性，如能汇聚、发散和偏折电磁波等。现有的介质基板作为人造微结构的固定基板，在整体上具有均一的介电常数和磁导率，所以对电场或磁场不会产生特有的响应，即对整个超材料而言，介质基板也不具有电磁调制功能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，使超材料的介质基板具有非均勻的介电常数分布，进而使超材料介质基板具有特定的电磁调制功能， 以拓展超材料的功能应用。本专利技术实现专利技术目的采用的技术方案是，，所述介质基板为多孔材料基板，包括以下步骤a.配制多份不同溶质的有机溶液，所述有机溶液为具有高温交联特性的有机溶液；b.将有机溶液加入到所述多孔材料基板上；c.将所述多孔材料基板进行离心旋转，使有机溶液分布到所述多孔材料基板的边缘区域；d.在离心旋转的同时对多孔材料基板进行加热，使所述有机溶液在所述多孔材料基板的孔隙中形成固化物；e.选择另一具有不同溶质的有机溶液，重复步骤b、C、d，使多孔材料基板的不同区域内形成不同的固化物，得到超材料介质基板。更好地，所述b步骤还包括在所述有机溶液中加入介电材料，并混合均勻，使所述多孔材料基板的不同区域内形成的固化物具有不同的介电常数。更好地，所述c步骤中还包括控制所述离心旋转具有不同的速度，使所述有机溶液在所述多孔材料基板中具有不同大小的分布区域。更好地，通过控制所述介电材料的加入量，使所述多孔材料基板的不同区域内形成的固化物的介电常数大小呈递增或递减的分布规律。更好地，通过控制所述介电材料的种类，使所述多孔材料基板的不同区域内形成的固化物的介电常数大小呈递增或递减分布规律。更好地，通过控制所述介电材料的大小和种类，使所述多孔材料基板的不同区域内形成的固化物的介电常数大小呈大小交替的分布规律。更好地，所述多孔材料基板为圆板形。更好地，所述b步骤中，将所述有机溶液滴入到所述多孔材料基板的圆心位置。具体实施时，所述有机溶液为聚偏氟乙烯溶液、聚苯乙烯溶液或聚醚砜溶液。具体实施时，所述多孔材料基板为多孔陶瓷基板。优选地，所述多孔材料基板优选多孔复合陶瓷金属基板。超材料作为一种新型材料，是由多个超材料功能板通过层叠或其他阵列方式组合而成，超材料功能板由介质基板和阵列在介质基板上的多个人造微结构组成，通过对人造微结构的结构和大小进行人为的设计，并将多个人造微结构按照特定的排布规律进行排布，可以使超材料功能板对电磁波具有特定的电磁调制功能。人造微结构一般设计在电磁波波长的十分之一的尺度范围内，因此，对电磁波而言，人造微结构及其所在的介质基板可以等效为具有等效介电常数和等效磁导率的超材料基本结构单元，当改变人造微结构的结构和大小时，超材料基本结构单元的等效介电常数和等效磁导率将随之改变，超材料正是通过对每一个超材料基本结构单元的设计实现对电磁波的调制。本专利技术为拓展超材料基本结构单元的电磁参数设计方法，通过离心旋转的方法首先在多孔材料基板的周边区域内形成有机溶液，然后在离心旋转的同时通过加热的方法使有机溶液进行高温交联形成固化物，然后在多孔材料基板上加入不同溶质的有机溶液，重复进行离心旋转和高温固化，使成型后的超材料介质基板的不同区域内含有不同的有机高分子材料，进而使超材料介质基板不同区域内具有不同的介电常数。其原理如下超材料基本结构单元的等效介电常数是由人造微结构和介质基板所共同决定，当介质基板的不同区域内具有不同质量比的材料组成时，其相应的介电常数也将不同，介质基板不同区域内的介电常数将影响该区域内超材料基本结构单元的等效介电常数，所以，将超材料介质基板的介电常数设计为非均勻分布后，不同区域的超材料基本结构单元的等效介电常数也会呈现出非均勻分布，通过对分布规律进行人为的设计可以使超材料具有更为丰富的电磁调制功能。本专利技术的有益效果是，通过离心的方法在多孔材料基板的不同区域内形成具有不同介电常数的有机高分子固化物，使超材料介质基板具有非均勻的介电常数分布，以使超材料介质基板具有更为丰富的电磁调制功能，拓展了超材料的功能应用。附图说明图1，离心旋转操作的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1—种超材料介质基板的制备方法，介质基板采用多孔陶瓷基板，包括以下步骤a.配制以聚偏氟乙烯、聚苯乙烯和聚醚砜为溶质的有机溶液，溶剂均采用氯仿；b.首先将聚偏氟乙烯溶液加入到圆板型多孔陶瓷基板上，滴入时可从圆板型多孔陶瓷基板的圆心位置滴入；c.将所述多孔材料基板进行离心旋转，离心旋转操作的示意图参看附图1，将圆板型多孔陶瓷基板1置于以圆筒形模具2里面，该模具2的下方设置有一旋转轴3，模具2 可以通过旋转轴3进行离心旋转，在圆板型多孔陶瓷基板1的上方加入聚偏氟乙烯溶液后， 通过离心旋转使聚偏氟乙烯溶液分布到多孔陶瓷基板的边缘区域，离心旋转时，控制旋转速度，以聚偏氟乙烯溶液未从多孔陶瓷基板的边缘渗出为限；d.在离心旋转的同时对多孔材料基板进行加热，具体实施时，可以通过在模具2 的下方设置加热器4对模具2进行加热，参看附图1，模具2可采用导热性好的金属材料，通过加热使聚偏氟乙烯溶液中的溶剂氯仿挥发，溶质聚偏氟乙烯在高温下相互交联，并在多孔材料基板的孔隙中形成聚偏氟乙烯固化物；e.依次选择聚苯乙烯和聚醚砜为溶质的氯仿溶液，重复步骤b、C、d，使圆板型多孔材料基板的不同区域内依次形成聚苯乙烯固化物和聚醚砜固化物。采用本实施例超材料介质基板的制备方法，可以使超材料介质基板的不同区域内含有三种不同的固化物，使超材料介质基板具有非均勻的介电常数分布，以使超材料介质基板具有特定的电磁调制功能，拓展了超材料的功能应用。应当理解，本实施例中，选择聚偏氟乙烯、聚苯乙烯和聚醚砜为溶质仅仅是为了说明本方法而作出的示范性说明，具体实施时，可以根据不同的应用要求进行溶质的选择。实施例2，介质基板采用多孔陶瓷基板，包括以下步骤a.配制质量分数为0. 2%聚苯乙烯溶液，溶剂采用氯仿；b.在聚苯乙烯溶液中加入具有高介电常数的钛酸钡粉末作为介电材料，并混合均勻，然后再加入到多孔陶瓷基板上；c.将所述多孔材料基板进行离心旋转，离心旋转操作的示意图参看附图1，将圆板型多孔陶瓷基板1置于以圆筒形模具2里面，该模具2的下方设置有一旋转轴3，模具2 可以通过旋转轴3进行离心旋转，在圆板型多孔陶瓷基板1的上方加入聚苯乙烯溶液后，通过离心旋转使聚苯乙烯溶液分布到多孔陶瓷基板的边缘区域，离心旋转时，控制旋转速度， 以聚苯乙烯溶液未从多孔陶瓷基板的边缘渗出为限；d.在离心旋转的同时对多孔材料基板进行加热，具体实施时，可以通过在模具2 的下方设置加热器4对模具2进行加热，参看附图1，模具2可采用导热性好的金属材料，通过加热使聚苯乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，赵治亚，缪锡根，
申请(专利权)人：深圳光启高等理工研究院，深圳光启创新技术有限公司，
类型：发明
国别省市：