CN102480053A - 一种超材料的制备方法和超材料 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种超材料的制备方法，包括：将具有第一微结构凹槽的模板固定在衬底上；在所述第一微结构凹槽中注入液态的第一介电材料；对所述衬底和所述模板一起预热，使所述第一介电材料固化；在所述第一微结构凹槽中进一步注入液态的第二介电材料；在预设的温度下对所述第二介电材料进行固化，使衬底、第一介电材料、以及第二介电材料形成一体，脱模后获得具有第二微结构凹槽的介质基板；在所述第二微结构凹槽中注入具有电磁特性的材料，获得超材料。通过本发明实施例制备超材料的过程简单，精确度高。

Description

一种超材料的制备方法和超材料
【技术领域】
本发明涉及人工复合材料技术领域，尤其涉及一种超材料的制备方和超材料。
【背景技术】
随着雷达探测、卫星通讯、航空航天等高新技术的快速发展，以及抗电磁干扰、隐形技术、微波暗室等研究领域的兴起，微波吸收材料的研究越来越受到人们的重视。由于超材料能够出现非常奇妙的电磁效应，可用于吸波材料和隐形材料等领域，成为吸波材料领域研究的热点。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构，因此通过改变材料的内部结构，可以达到所需的电磁特性。
现有技术中，超材料的制备主要采用PCB制备工艺，即通过在绝缘衬底上形成一层金属，然后在金属层上形成微结构来实现超材料制备。但是现有技术中仍未有基于具有微结构的介质基板超材料制备的相关技术。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种超材料的制备方法和超材料，能够实现全介电超材料的制备，工艺流程简单。
为解决上述技术问题，本发明一实施例提供了一种超材料的制备方法，包括：
将具有第一微结构凹槽的模板固定在衬底上；
在所述第一微结构凹槽中注入液态的第一介电材料；
对所述衬底和所述模板一起预热，使所述第一介电材料固化；
在所述第一微结构凹槽中进一步注入液态的第二介电材料；
在预设的温度下对所述第二介电材料进行固化，使衬底、第一介电材料、以及第二介电材料形成一体，脱模后获得具有第二微结构凹槽的介质基板；
在所述第二微结构凹槽中注入具有电磁特性的材料，获得超材料。
本发明另一实施例还提供了一种超材料，包括：衬底；位于衬底上具有微结构的复合材料层，该复合材料层由位于衬底上的第一介电材料层、和位于第一介电材料层上的第二介电材料层构成；以及嵌于所述复合材料层微结构中具有电磁特性的材料。
上述技术方案具有以下优点：通过将具有第一微结构凹槽的模板固定在衬底上，在第一微结构凹槽中分别注入液态的第一介电材料和液态的第二介电材料，然后使第一介电材料、第二介电材料、以及衬底形成一个整体，获得具有具有第二微结构凹槽的介质基板，在第二微结构凹槽中注入具有电磁特性的材料，从而获得超材料，制备过程简单，精确度高。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种超材料的制备方法流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种超材料的制备方法流程图；
图3是本发明实施例三提供的一种超材料的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一、
参见图1，是本发明实施例一提供的一种超材料的制备方法流程图，该制备方法包括：
S11：将具有第一微结构凹槽的模板固定在衬底上。
其中，第一微结构凹槽的形状为轴对称图形，例如：“工”字型、“大”字型；或者为非轴对称图形，如：“卍”字型、平行四边形。
S12：在第一微结构凹槽中注入液态的第一介电材料。
其中，液态的第一介电材料为玻璃浆料，包括玻璃相、水基、粘结剂。
S13：对衬底和模板一起预热，使第一介电材料固化。
固化后的第一介电材料与衬底连接在一起，获得半成品。
S14：在第一微结构凹槽中进一步注入液态的第二介电材料。
其中，液态的第二介电材料为水基陶瓷浆料。
其中，第一介电材料的厚度≤1/2第一微结构凹槽的高度；第一介电材料的厚度+第二介电材料的厚度＝第一微结构凹槽的高度。
S15：在预设的温度下对第二介电材料进行固化，使衬底、第一介电材料、以及第二介电材料形成一体，脱模后获得具有第二微结构凹槽的介质基板。
具体的，可采用高温烧结的方式，使第二介电材料固化。
可以理解的是，第二微结构的凹槽与第一微结构的凸牙相对应。
S16：在第二微结构凹槽中填充具有电磁特性的材料，获得超材料。
具体的，可采用蒸镀或者网印的方式，在在第二微结构凹槽中填充具有电磁特性的材料。
其中，具有电磁特性的材料为：导电材料，如Ag-Pd浆料、铜、铝等；铁电材料，如BaTiO3、SrTiO3、BaXSr1-XTiO3等；或者铁氧体材料，如Fe2O3、CuO、ZnO等。
本实施例中，通过将具有第一微结构凹槽的模板固定在衬底上，在第一微结构凹槽中分别注入液态的第一介电材料和液态的第二介电材料，然后使第一介电材料、第二介电材料、以及衬底形成一个整体，获得具有具有第二微结构凹槽的介质基板，在第二微结构凹槽中注入具有电磁特性的材料，从而获得超材料，制备过程简单，精确度高。
实施例二、
参见图2，是本发明实施例二提供的一种超材料的制备方法流程图，该制备方法包括：
S21：采用激光雕刻的方法制备具有第一微结构凹槽的模板。
其中，第一微结构凹槽的形状为轴对称图形，例如：“工”字型、“大”字型；或者为非轴对称图形，如：“卍”字型、平行四边形。在具体的实施过程中，根据具体的需求选择适合的图形。
S22：将具有第一微结构凹槽的模板固定在衬底上。
其中，第一微结构凹槽的形状为轴对称图形，例如：“工”字型、“大”字型；或者为非轴对称图形，如：“卍”字型、平行四边形。
S23：在第一微结构凹槽中注入玻璃浆料。
其中，玻璃浆料包括玻璃相、水基、粘结剂、以及分散剂。
S24：对衬底和模板一起预热，使玻璃浆料固化。
固化后的玻璃浆料与衬底连接在一起，获得半成品。
S25：在第一微结构凹槽中进一步注入水基陶瓷浆料。
其中，玻璃浆料的厚度≤1/2第一微结构凹槽的高度；玻璃浆料的厚度+水基陶瓷浆料的厚度＝第一微结构凹槽的高度。
S26：在预设的温度下对水基陶瓷浆料进行固化，使衬底、固化后的玻璃浆料、以及固化后的水基陶瓷浆料形成一体，脱模后获得具有第二微结构凹槽的介质基板。
具体的，可采用高温烧结的方式，使水基陶瓷浆料固化。
可以理解的是，第二微结构的凹槽与第一微结构的凸牙相对应。
S27：在第二微结构凹槽中填充具有电磁特性的材料，获得超材料。
具体的，可采用蒸镀或者网印的方式进行填充。
其中，具有电磁特性的材料为：导电材料，如Ag-Pd浆料、铜、铝等；铁电材料，如BaTiO3、SrTiO3、BaXSr1-XTiO3等；或者铁氧体材料，如Fe2O3、CuO、ZnO等。
本实施例相对于实施例一，首先采用激光雕刻的方法制备具有第一微结构凹槽的模板。
实施例三、
参见图3，是本发明实施例三提供的一种超材料的结构示意图，该超材料包括：
包括：衬底31；位于衬底31上具有微结构的复合材料层，该复合材料层由位于衬底上的第一介电材料层32、和位于第一介电材料层32上的第二介电材料层33构成；以及嵌于复合材料层微结构中具有电磁特性的材料34。
其中，第一介电材料包括：玻璃相、水基、粘结剂；第二介电材料为水基陶瓷。
其中，第一介电材料层32的厚度≤第二介电材料层33的厚度。
其中，微结构的形状为轴对称图形或者非轴对称图形，图中示出了“凹”字型的衍生图形。
其中，具有电磁特性的材料为：导电材料，如Ag-Pd浆料、铜、铝等；铁电材料，如BaTiO3、SrTiO3、BaXSr1-XTiO3等；或者铁氧体材料，如Fe2O3、CuO、ZnO等。
本实施例中，衬底31；具有微结构形状的第一介电材料层32和第二介电材料层33，构成具有微机构凹槽的介质基板，通过在微结构凹槽中填充具有电磁特性的材料来获得超材料，结构简单，精确度高。
在本发明的另一实施例中第一介电材料还包括分散剂，以使第一介电材料中的各组分均匀分布，具体实施过程此处不再赘述。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种超材料的制备方法，其特征在于，包括：
将具有第一微结构凹槽的模板固定在衬底上；
在所述第一微结构凹槽中注入液态的第一介电材料；
对所述衬底和所述模板一起预热，使所述第一介电材料固化；
在所述第一微结构凹槽中进一步注入液态的第二介电材料；
在预设的温度下对所述第二介电材料进行固化，使衬底、第一介电材料、以及第二介电材料形成一体，脱模后获得具有第二微结构凹槽的介质基板；
在所述第二微结构凹槽中填充具有电磁特性的材料，获得超材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法之前还包括：
采用激光雕刻的方法制备具有第一微结构凹槽的模板。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一介电材料包括：玻璃相、水基、粘结剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一介电材料还包括分散剂。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二介电材料为水基陶瓷。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一介电材料的厚度≤1/2第一微结构凹槽的高度；所述第一介电材料的厚度+第二介电材料的厚度＝第一微结构凹槽的高度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一微结构凹槽的形状为轴对称图形或者非轴对称图形。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述具有电磁特性的材料为：导电材料、铁电材料、或者铁氧体材料。
9.一种超材料，其特征在于，包括：衬底；位于衬底上具有微结构的复合材料层，该复合材料层由位于衬底上的第一介电材料层、和位于第一介电材料层上的第二介电材料层构成；以及嵌于所述复合材料层微结构中具有电磁特性的材料。
10.根据权利要求9所述的超材料，其特征在于，所述第一介电材料包括：玻璃相、水基、粘结剂。
11.根据权利要求10所述的超材料，其特征在于，所述第一介电材料还包括分散剂。
12.根据权利要求9所述的超材料，其特征在于，所述第二介电材料为水基陶瓷。
13.根据权利要求9所述的超材料，其特征在于，所述第一介电材料层的厚度≤第二介电材料层的厚度。
14.根据权利要求9所述的超材料，其特征在于，所述微结构的形状为轴对称图形或者非轴对称图形。
15.根据权利要求9所述的超材料，其特征在于，所述具有电磁特性的材料为：导电材料、铁电材料、或者铁氧体材料。
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