一种超材料制造技术

本发明专利技术提供一种超材料，由至少一个超材料片层叠加形成，每一个超材料片层包括基板、空板及设置在基板与空板之间的多个人造微结构，所述空板为塑料蜂窝板。根据本发明专利技术的超材料，将塑料蜂窝板作为超材料片层的一部分，不仅可以降低超材料片层的重量，还由于蜂窝结构是中空的，因此由此构成的超材料还具有较低的电磁损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于人工复合材料领域，尤其涉及一种超材料。
技术介绍
超材料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。通过在材料的关键物理尺度上的结构有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而或得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。超材料通常包括基板及周期排布在基板上的多个人造微结构，每一人造微结构与其附着的那部分基板 可以看做是一个超材料单元。超材料的性质和功能由基板的特性及周期排布在基板上的人造微结构的特性共同决定。对应于特定频率的电磁波，每一超材料单元表现出一个等效介电常数与磁导率，而这两个物理参数分别对应了材料的电场响应与磁场响应。目前超材料结构的实现主要还是以在PCB板(例如FR_4、F4b)上制作金属线完成，PCB所采用的基板含胶量一般在50%左右，密度I. 6左右，因此用多层板压合得到的超材料重量较重，现在大部分电磁产品都有轻量化的要求，因此降低超材料的密度具有很高的实际意义。同时目前市售的PCB基板因里面含有大量的增强纤维，电磁损耗较大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种重量轻且电磁损耗较小的超材料。本专利技术为解决上述的技术问题所采用的技术方案是一种超材料，由至少一个超材料片层叠加形成，每一个超材料片层包括基板、空板及设置在基板与空板之间的多个人造微结构，所述空板为塑料蜂窝板。进一步地，所述塑料蜂窝板为聚丙烯蜂窝板、聚丙烯酸蜂窝板或芳纶聚酰胺蜂窝板。进一步地,所述基板由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料制得。进一步地,所述高分子材料包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯。进一步地，所述人造微结构为金属微结构，所述金属微结构由一条或多条金属线组成， 进一步地，所述金属线为铜线或银线。进一步地，所述基板上的多个人造微结构通过蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法得到。进一步地，所述金属微结构呈平面雪花状，所述金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线及第二金属线，所述第一金属线与第二金属线的长度相同，所述第一金属线两端连接有相同长度的两个第一金属分支，所述第一金属线两端连接在两个第一金属分支的中点上，所述第二金属线两端连接有相同长度的两个第二金属分支，所述第二金属线两端连接在两个第二金属分支的中点上，所述第一金属分支与第二金属分支的长度相等。进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的每个第一金属分支及每个第二金属分支的两端还连接有完全相同的第三金属分支，相应的第三金属分支的中点分别与第一金属分支及第二金属分支的端点相连。进一步地，所述平面雪花状的金属微结构的第一金属线与第二金属线均设置有两个弯折部，所述平面雪花状的金属微结构绕第一金属线与第二金属线的交点在金属微结构所处平面内向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。进一步地，所述基板与空板通过热熔胶粘接，所述基板的厚度为0. l-5mm,所述空板的厚度为0. l-5mm,所述人造微结构的厚度为0. 005-0. Imm,所述热熔胶的厚度为 0. 01-0. 2mm。根据本专利技术的超材料，将塑料蜂窝板作为超材料片层的一部分，不仅可以降低超材料片层的重量，还由于蜂窝结构是中空的，因此由此构成的超材料还具有较低的电磁损耗。附图说明图I为本专利技术的超材料片层的结构示意图；图2为本专利技术的超材料片层去掉空板以后的结构示意图；图3是本专利技术的平面雪花状的金属微结构的示意图；图4是图3所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构；图5是图3所示的平面雪花状的金属微结构的一种变形结构；图6为本专利技术的超材料片层中基板与空板的置加不意图；图7为本专利技术的多个超材料片层叠加形成超材料的示意图。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的超材料，由至少一个如图I所示的超材料片层10叠加形成，如图I及图2所示，每一个超材料片层10包括基板11、空板13及设置在基板11与空板13之间的呈周期排布的多个人造微结构12，所述空板13为所述空板为塑料蜂窝板。图7为本专利技术的多个超材料片层叠加形成超材料的示意图，图中超材料具有三个超材料片层10，如图7所示，所述多个超材料片层10通过热熔胶RJ连接成为一体，热熔胶的厚度为0. 01-0. 2mm,例如0. 08mm。热熔胶是指在常温下为固态，加热后能熔融且在熔融状态下具有粘性的一类高分子树脂材料，例如聚酰胺、聚胺酯、聚乙烯等。塑料蜂窝板有着重量轻、强度高、不怕水、不怕潮、保温、隔音、耐腐蚀、耐酸碱盐、耐菌耐霉、无毒无害、可再生环保、能量吸收、抗冲击吸震等等特点，所以被广泛应用于船艇、客车厢体、厢式汽车厢体、玻璃钢、大型储藏罐、建筑用材、高档装修材料、身体保护用品、移动房屋、房车、移动公厕、冷冻/冷藏展示柜等制造业中。将塑料蜂窝板作为超材料片层的一部分(空板)，不仅可以降低超材片层的重量，还由于蜂窝结构是中空的，因此还具有较低的电磁损耗的特点，这样可以形成一个重量轻、低电磁损耗的超材料。当然，超材料片层10的数量根据不同的需要可以灵活设置。本专利技术中，进一步地，所述塑料蜂窝板为聚丙烯蜂窝板、聚丙烯酸蜂窝板或芳纶聚酰胺蜂窝板等。 本专利技术中，所述基板由陶瓷材料、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料等制得。所述高分子材料包括聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚醚醚酮、聚四氟乙烯。例如，聚四氟乙烯的电绝缘性非常好，因此不会对电磁波的电场产生干扰，并且具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，使用寿命长。本专利技术中，所述人造微结构优选为金属微结构，所述金属微结构由一条或多条金 属线组成，所述金属线优选为铜线或银线。本专利技术中，所述人造微结构可以是如图3所示的平面雪花状的金属微结构，所述的雪花状的金属微结构具有相互垂直平分的第一金属线Jl及第二金属线J2，所述第一金属线Jl与第二金属线J2的长度相同，所述第一金属线Jl两端连接有相同长度的两个第一金属分支F1，所述第一金属线Jl两端连接在两个第一金属分支Fl的中点上，所述第二金属线J2两端连接有相同长度的两个第二金属分支F2，所述第二金属线J2两端连接在两个第二金属分支F2的中点上，所述第一金属分支Fl与第二金属分支F2的长度相等。图4是图3所示的平面雪花状的金属微结构的一种衍生结构。其在每个第一金属分支Fl及每个第二金属分支F2的两端均连接有完全相同的第三金属分支F3，并且相应的第三金属分支F3的中点分别与第一金属分支Fl及第二金属分支F2的端点相连。依此类推，本专利技术还可以衍生出其它形式的金属微结构。图5是图3所示的平面雪花状的金属微结构的一种变形结构，此种结构的金属微结构，第一金属线Jl与第二金属线J2不是直线，而是弯折线，第一金属线Jl与第二金属线J2均设置有两个弯折部WZ，但是第一金属线Jl与第二金属线J2仍然是垂直平分，通过设置弯折部的朝向与弯折部在第一金属线与第二金属线上的相对位置，使得图5所示的金属微结构绕垂直于第一金属线与第二金属线交点的轴线向任意方向旋转90度的图形都与原图重合。另外，还可以有其它变形，例如，第一金属线Jl与第二金属线J2均设置多个弯折部WZ。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超材料，由至少一个超材料片层叠加形成，其特征在于，每一个超材料片层包括基板、空板及设置在基板与空板之间的多个人造微结构，所述空板为塑料蜂窝板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘若鹏，季春霖，岳玉涛，林云燕，李雪，
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：