一种超材料基板及其制作方法和超材料天线技术

本发明专利技术公开了一种超材料基板及其制作方法和超材料天线，该超材料基板的制备材料包括热塑性树脂和陶瓷材料纳米线。本发明专利技术还提供一种超材料基板的制备方法，该方法包括：将陶瓷材料纳米线与热塑性树脂溶液充分混合形成混合液体；在混合液体中加入固化剂，搅拌均匀后浇注到模具中热压获得所制备的基板。通过上述方式，本发明专利技术采用陶瓷材料纳米线为聚苯乙烯的填料，陶瓷材料纳米线优选氮化铝纳米线，能够利用氮化铝高热导率和低膨胀系数等优点来增强基板材料的散热性能和机械性能，实现了低损耗高强度的超材料基板的制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超材料领域，特别是涉及一种超材料基板及其制作方法和超材料天线。
技术介绍
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，基板材料不仅应具有较低的介电常数和介质损耗，还应具有优异的热性能、电性能和机械性能。由于聚合物具有高电阻率、低介电常数和易加工等优点，它们常被用作封装材料或者基板材料，但是它们热性能较差，不适合应用于高热的高集成度和高功率电路。传统的超材料基板多采用酚醛树脂和环氧树脂，目前应用最多的是玻璃纤维增强的环氧树脂板FR-4，这种材料由于具有制造成本低和性价比高的优点，在低频电子产品中有较好的应用。但在高频电路中，由于其介电性能以及耐高温性能较差，FR-4不适合应用于高频电路中。难以满足超材料对基板在热性能方面的要求。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种超材料基板及其制作方法和超材料天线，能够增强基板材料的散热性能和机械性能，实现了低损耗高强度的超材料基板的制备。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种超材料基板，其制备材料包括热塑性树脂和陶瓷材料的纳米线。其中，热塑性树脂为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。其中，陶瓷材料纳米线为氮化铝纳米线、氧化铝纳米线或氮化硅纳米线。其中，陶瓷材料纳米线占所述热塑性树脂重量的1%~50%。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种超材料基板的制备方法，该超材料基板的制备方法包括以下步骤：将陶瓷材料纳米线与热塑性树脂溶液混合形成混合液体；在混合液体中加入固化剂，搅拌均匀后浇注到模具中热压获得所制备的基板。其中，热压温度为75℃~220℃，热压压力为5~30MPa。其中，混合液体中还加入有促进剂和/或催化剂。其中，固化剂与混合液体的体积比为1:1~4:1，固化剂为N，N-二甲基苯胺苯乙烯、二甲基胺苯或二甲基替苯胺。其中，催化剂为过氧化甲乙酮或过氧化丁酮液。其中，促进剂为萘酸钴、环烷酸钴、异辛酸钴或二乙基苯胺。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种超材料天线，该超材料天线包括基板和附着于所述基板上的人造微结构。其中，基板为上述超材料基板的制备方法制备的基板。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术采用陶瓷材料纳米线为聚苯乙烯的填料，陶瓷材料纳米线优选氮化铝纳米线，由于氮化铝纳米线具有大的比表面积，而聚苯乙烯具有低介电常数和低损耗的特点，将其与聚苯乙烯制备成基板材料，能够起到二相和复相增韧、致密和提高强度的作用，还能够利用氮化铝高热导率和低膨胀系数等优点来增强基板材料的散热性能和机械性能，实现了低损耗、高强度、高热导的超材料基板的制备。附图说明图1是本专利技术实施例的超材料基板的制备方法的流程图；图2是本专利技术实施例的陶瓷材料纳米线的制备方法的流程图。具体实施方式光，作为电磁波的一种，其在穿过玻璃的时候，因为光线的波长远大于原子的尺寸，因此我们可以用玻璃的整体参数，例如折射率，而不是组成玻璃的原子的细节参数来描述玻璃对光线的响应。相应的，在研究材料对其他电磁波响应的时候，材料中任何尺度远小于电磁波波长的结构对电磁波的响应也可以用材料的整体参数表示，例如用介电常数ε和磁导率μ来描述。通过设计材料每点的结构使得材料各点的介电常数和磁导率都相同或者不同从而使得材料整体的介电常数和磁导率呈一定规律排布，规律排布的磁导率和介电常数即可使得材料对电磁波具有宏观上的响应，例如汇聚电磁波、发散电磁波、吸收电磁波等。该类具有规律排布的磁导率和介电常数的材料我们称之为超材料。而随着超材料技术在多领域方面的应用，对超材料的基板的热性能方面的要求也越来越高，本专利技术采用陶瓷材料为聚苯乙烯的填料来改进基板的热性能。下面结合附图对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供一种超材料基板，其制备材料包括热塑性树脂和纳米线，该纳米线为陶瓷材料纳米线。其中，陶瓷材料纳米线占热塑性树脂重量的1%~50%。在本专利技术实施例中，热塑性树脂优选聚苯乙烯，陶瓷材料纳米线优选氮化铝纳米线。在其它实施例中，热塑性树脂也可以选用聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯，陶瓷材料纳米线也可以选用氧化铝纳米线或氮化硅纳米线。图1是本专利技术实施例的超材料基板的制备方法的流程图。如图1所示，超材料基板的制备方法包括：步骤S1：将陶瓷材料纳米线与热塑性树脂溶液混合形成混合液体；在步骤S1中，陶瓷材料纳米线优选氮化铝纳米线，热塑性树脂溶液优选聚苯乙烯溶液。其中，聚苯乙烯溶液的制备方法优选：将聚苯乙烯溶于苯乙烯中，配成聚苯乙烯的质量比例为10%~30%的聚苯乙烯的苯乙烯溶液。陶瓷材料纳米线优选的氮化铝纳米线的制备方法参阅图2。图2是本专利技术实施例的氮化铝纳米线的制备方法的流程图。如图2所示，氮化铝纳米线的制备方法包括：步骤101：将作为陶瓷材料纳米线的原料的铝粉和氯化铵粉末混合，得到混合粉末；在步骤101中，将铝粉和氯化铵粉末混合的步骤包括：将铝粉和氯化铵粉末按照2:1~4:1的重量比进行混合。本专利技术的铝粉和氯化铵粉末优选按照3:1的重量比例混合，但在实际操作中，不同的铝粉和氯化铵粉末的重量比例会导致生成的氮化铝纳米线的形貌不同，铝粉和氯化铵粉末重量比例为4:1时氮化铝纳米线的形状为棒状结构，铝粉和氯化铵粉末重量比例为3:1时氮化铝纳米线的形状为粗细均匀的纳米线，中间夹杂了一些片层结构，铝粉和氯化铵粉末重量比例为2:1时氮化铝纳米线的形状为粗细不十分均匀的纳米线。因此在实际中，根据需要不同也可以调整铝粉和氯化铵粉末的重量比例，例如：修改铝粉和氯化铵粉末的重量比例为2.5:1或修改铝粉和氯化铵粉末的重量比例为3.5:1。步骤102：对混合粉末通入氮气并进行加热；在步骤102中，对铝粉和氯化铵粉末的混合粉末进行加热的步骤包括：将混合粉末研磨均匀后放入氧化铝舟中；将氧化铝舟放入经过预处理的氧化铝管中，然后以10℃/min~20℃/min的升温速度升到1000℃~1200℃，并在升到1000℃~1200℃的升温过程中向氧化铝管中通入90sccm~110sccm的氩气；升至1000℃~1200℃后，通入流量为90sccm~110sccm的氢气和氮气的混合气，关闭氢气使氧化铝舟在氮气中保温1~3个小时。其中，氢气和氮气的混合气中氢气的体积比为5%~15%，充入氢气的目的是为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超材料基板，其特征在于，其制备材料包括热塑性树脂和陶瓷材料纳米线。

【技术特征摘要】
2012.03.02 CN 201210053668.31.一种超材料基板，其特征在于，其制备材料包括热塑性树脂和陶
瓷材料纳米线。
2.根据权利要求1所述的超材料基板，其特征在于，所述热塑性树
脂为聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯。
3.根据权利要求1所述的超材料基板，其特征在于，所述陶瓷材料
纳米线为氮化铝纳米线、氧化铝纳米线或氮化硅纳米线。
4.根据权利要求1或2所述的超材料基板，其特征在于，所述陶瓷
材料纳米线占所述热塑性树脂重量的1%~50%。
5.一种超材料基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将陶瓷材料纳米线与热塑性树脂溶液混合形成混合液体；
在所述混合液体中加入固化剂，搅拌均匀后浇注到模具中热压获得
所制备的...

【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，黄新政，
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：