專利名稱：一種超材料介質(zhì)基板的制備方法
一種超材料介質(zhì)基板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超材料領(lǐng)域，具體地涉及超材料的介質(zhì)基板制備工藝。背景技術(shù)：
超材料一般由多個(gè)超材料功能板層疊或按其他規(guī)律陣列組合而成，超材料功能板包括介質(zhì)基板以及陣列在介質(zhì)基板上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有超材料的介質(zhì)基板為均一材料的有機(jī)樹(shù)脂基板，如FR4、TPl等等，其加工工藝一般是采用現(xiàn)有的PCB板的加工工藝。對(duì)于超材料而言，由于陣列在介質(zhì)基板上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)具有特定的電磁特性，能對(duì)電場(chǎng)或磁場(chǎng)產(chǎn)生電磁響應(yīng)，因此通過(guò)對(duì)人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和排列規(guī)律進(jìn)行精確設(shè)計(jì)和控制，可以使超材料呈現(xiàn)出各種一般材料所不具有的電磁特性，如能匯聚、發(fā)散和偏折電磁波等?，F(xiàn)有的介質(zhì)基板作為人造微結(jié)構(gòu)的固定基板，在整體上具有均一的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，所以對(duì)電場(chǎng)或磁場(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生特有的響應(yīng)，即對(duì)整個(gè)超材料而言，介質(zhì)基板也不具有電磁調(diào)制功能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超材料介質(zhì)基板的制備方法，使超材料的介質(zhì)基板具有非均勻的介電常數(shù)分布，進(jìn)而使超材料介質(zhì)基板具有特定的電磁調(diào)制功能， 以拓展超材料的功能應(yīng)用。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，一種超材料介質(zhì)基板的制備方法，所述介質(zhì)基板為多孔材料基板，所述制備方法包括以下步驟a.配制多份不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有機(jī)溶液，所述有機(jī)溶液的有機(jī)溶質(zhì)具有高溫交聯(lián)特性；b.通過(guò)刮膜的方法在所述多孔材料基板上形成第一有機(jī)溶液液膜；c.將多孔材料基板置于烘箱中烘干；d.在烘干后的多孔材料基板上設(shè)置一模具，在所述模具內(nèi)加入有機(jī)溶液，使所述多孔材料基板上的局部區(qū)域內(nèi)形成第二有機(jī)溶液液膜；e.再次將多孔材料基板置于烘箱中烘干；f.重復(fù)步驟d、e，通過(guò)不同的模具使多孔材料基板的不同區(qū)域內(nèi)分別形成有機(jī)溶液液膜，且各局部區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的有機(jī)溶質(zhì)。更好地，所述b步驟中刮膜的方法為將多孔材料基板置于平板式刮膜機(jī)的基板上，然后在所述多孔材料基板上加入有機(jī)溶液通過(guò)平板式刮膜機(jī)進(jìn)行刮膜。更好地，所述多孔材料基板的不同區(qū)域呈多個(gè)回字形區(qū)域分布，所述各回字形區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的有機(jī)溶質(zhì)。更好地，通過(guò)控制所述有機(jī)溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小使所述各回字形區(qū)域內(nèi)有機(jī)溶質(zhì)的質(zhì)量含量呈遞增或遞減的分布規(guī)律。更好地，所述多孔材料基板的不同區(qū)域呈多個(gè)圓環(huán)形區(qū)域分布，所述各圓環(huán)形區(qū)
3域內(nèi)含有不同質(zhì)量的有機(jī)溶質(zhì)。更好地，通過(guò)控制所述有機(jī)溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小使所述各圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有機(jī)溶質(zhì)的質(zhì)量含量呈遞增或遞減的分布規(guī)律。更好地，所述d步驟為將所述模具設(shè)計(jì)為圓形，在所述模具內(nèi)加入有機(jī)溶液后通過(guò)旋轉(zhuǎn)刮刀刮膜的方法在所述模具內(nèi)刮膜，使所述多孔材料基板上的圓形區(qū)域內(nèi)形成第二有機(jī)溶液液膜。更好地，所述f步驟為通過(guò)不同的模具使所述多孔材料基板上的不同圓形區(qū)域內(nèi)形成多個(gè)圓形有機(jī)溶液液膜，通過(guò)控制所述模具的大小使所述各圓形區(qū)域的大小遞增或遞減。更好地，所述有機(jī)溶液為聚偏氟乙烯溶液、聚砜溶液或聚醚砜溶液。更好地，所述多孔材料基板為多孔陶瓷基板。更好地，所述多孔材料基板優(yōu)選多孔復(fù)合陶瓷金屬基板。超材料作為一種新型材料，是由多個(gè)超材料功能板通過(guò)層疊或其他陣列方式組合而成，超材料功能板由介質(zhì)基板和陣列在介質(zhì)基板上的多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)組成，通過(guò)對(duì)人造微結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和大小進(jìn)行人為的設(shè)計(jì)，并將多個(gè)人造微結(jié)構(gòu)按照特定的排布規(guī)律進(jìn)行排布，可以使超材料功能板對(duì)電磁波具有特定的電磁調(diào)制功能。人造微結(jié)構(gòu)一般設(shè)計(jì)在電磁波波長(zhǎng)的十分之一的尺度范圍內(nèi)，因此，對(duì)電磁波而言，人造微結(jié)構(gòu)及其所在的介質(zhì)基板可以等效為具有等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率的超材料基本結(jié)構(gòu)單元，當(dāng)改變?nèi)嗽煳⒔Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和大小時(shí)，超材料基本結(jié)構(gòu)單元的等效介電常數(shù)和等效磁導(dǎo)率將隨之改變，超材料正是通過(guò)對(duì)每一個(gè)超材料基本結(jié)構(gòu)單元的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)電磁波的調(diào)制。本發(fā)明為拓展超材料基本結(jié)構(gòu)單元的電磁參數(shù)設(shè)計(jì)方法，通過(guò)在多孔材料基板的不同區(qū)域內(nèi)加入具有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有機(jī)溶液，通過(guò)有機(jī)溶液的高溫交聯(lián)，使成型后的超材料介質(zhì)基板的不同區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的有機(jī)溶質(zhì)，有機(jī)溶質(zhì)在高溫下交聯(lián)形成有機(jī)高分子，進(jìn)而使超材料介質(zhì)基板不同區(qū)域內(nèi)具有不同的介電常數(shù)。其原理如下超材料基本結(jié)構(gòu)單元的等效介電常數(shù)是由人造微結(jié)構(gòu)和介質(zhì)基板所共同決定，當(dāng)介質(zhì)基板的不同區(qū)域內(nèi)具有不同的材料組成時(shí)，其相應(yīng)的介電常數(shù)也將不同，介質(zhì)基板不同區(qū)域內(nèi)的介電常數(shù)將影響該區(qū)域內(nèi)超材料基本結(jié)構(gòu)單元的等效介電常數(shù)，所以，將超材料介質(zhì)基板的介電常數(shù)設(shè)計(jì)為非均勻分布后，不同區(qū)域的超材料基本結(jié)構(gòu)單元的等效介電常數(shù)也會(huì)呈現(xiàn)出非均勻分布，通過(guò)對(duì)分布規(guī)律進(jìn)行人為的設(shè)計(jì)可以使超材料具有更為豐富的電磁調(diào)制功能。本發(fā)明的有益效果是，通過(guò)在多孔材料基板的不同區(qū)域內(nèi)加入具有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有機(jī)溶液，通過(guò)有機(jī)溶液的高溫交聯(lián)，使成型后的超材料介質(zhì)基板的不同區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的有機(jī)高分子，進(jìn)而使超材料介質(zhì)基板具有非均勻的介電常數(shù)分布，以使超材料介質(zhì)基板具有特定的電磁調(diào)制功能，拓展了超材料的功能應(yīng)用。
具體實(shí)施方式

實(shí)施例1—種超材料介質(zhì)基板的制備方法，介質(zhì)基板采用多孔陶瓷基板，包括以下步驟a.配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%、0.6%、1^^2%的聚偏氟乙烯溶液，溶劑采用N，N-二甲基乙酰胺；b.通過(guò)刮膜的方法在多孔陶瓷基板上形成一層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 3%聚偏氟乙烯溶液液膜，聚偏氟乙烯溶液滲入到多孔陶瓷基板內(nèi)；c.將多孔陶瓷基板置于烘箱中，在60°C烘干，使?jié)B入到多孔陶瓷基板內(nèi)的偏氟乙烯在高溫下交聯(lián)，形成偏氟乙烯樹(shù)脂，而溶劑被揮發(fā)；d.在烘干后的多孔陶瓷基板上設(shè)置回字形模具，在回字形模具內(nèi)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.6%的聚偏氟乙烯溶液，使多孔陶瓷基板上的局部區(qū)域內(nèi)形成回字形的聚偏氟乙烯溶液液膜；e.再次將多孔材料基板置于烘箱中，在60°C烘干烘干；f.重復(fù)步驟d、e，通過(guò)改變模具的大小，使多孔陶瓷基板上不同大小的回字形區(qū)域內(nèi)分別形成回字形的聚偏氟乙烯溶液液膜，且各回字形區(qū)域內(nèi)聚偏氟乙烯溶液的質(zhì)量依次增大。采用本實(shí)施例超材料介質(zhì)基板的制備方法，通過(guò)調(diào)節(jié)聚偏氟乙烯溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，經(jīng)過(guò)高溫交聯(lián)后，可以使超材料介質(zhì)基板的不同區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的聚偏氟乙烯樹(shù)月旨，進(jìn)而使超材料介質(zhì)基板具有非均勻的介電常數(shù)分布，以使超材料介質(zhì)基板具有特定的電磁調(diào)制功能，拓展了超材料的功能應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施例中，聚偏氟乙烯溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小以及配制的份數(shù)可根據(jù)超材料介質(zhì)基板局部區(qū)域的劃分要求而進(jìn)行相應(yīng)地配制，本實(shí)施例僅作了示范性說(shuō)明。實(shí)施例2—種超材料介質(zhì)基板的制備方法，介質(zhì)基板采用多孔陶瓷基板，包括以下步驟a.配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2%、0. 4%、0. 8^UW的聚砜溶液，溶劑采用氮氮二甲基甲酰胺；b.通過(guò)刮膜的方法在多孔陶瓷基板上形成一層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為聚砜溶液液膜，聚砜溶液滲入到多孔陶瓷基板內(nèi)；c.將多孔陶瓷基板置于烘箱中，在75°C烘干，使?jié)B入到多孔陶瓷基板內(nèi)的聚砜在高溫下交聯(lián)，形成偏氟乙烯樹(shù)脂，而溶劑被揮發(fā)；d.在烘干后的多孔陶瓷基板上設(shè)置模具，在模具內(nèi)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 8%的聚砜溶液，使多孔陶瓷基板上的局部區(qū)域內(nèi)形成圓環(huán)形的聚砜溶液液膜；e.再次將多孔陶瓷基板置于烘箱中，在75°C烘干烘干；f.重復(fù)步驟d、e，通過(guò)改變模具的大小，使多孔陶瓷基板上不同大小的圓環(huán)形區(qū)域內(nèi)分別形成圓環(huán)形的聚砜溶液液膜，且各圓環(huán)形區(qū)域內(nèi)聚砜溶液的質(zhì)量依次減小。采用本實(shí)施例超材料介質(zhì)基板的制備方法，通過(guò)調(diào)節(jié)聚砜溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，經(jīng)過(guò)高溫交聯(lián)后，可以使超材料介質(zhì)基板的不同區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的聚砜樹(shù)脂，進(jìn)而使超材料介質(zhì)基板具有非均勻的介電常數(shù)分布，以使超材料介質(zhì)基板具有特定的電磁調(diào)制功能， 拓展了超材料的功能應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施例中，聚砜溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小以及配制的份數(shù)可根據(jù)超材料介質(zhì)基板局部區(qū)域的劃分要求而進(jìn)行任意配制，本實(shí)施例僅作了示范性說(shuō)明。實(shí)施例3一種超材料介質(zhì)基板的制備方法，介質(zhì)基板采用多孔復(fù)合陶瓷金屬基板，包括以下步驟a.配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 1%,0. 3%,0. 5%、1 %的聚醚砜溶液，溶劑采用氮氮二甲基甲酰胺；b.將多孔復(fù)合陶瓷金屬基板置于平板式刮膜機(jī)的基板上，然后在多孔復(fù)合陶瓷金屬基板上加入聚醚砜溶液再通過(guò)平板式刮膜機(jī)進(jìn)行刮膜，通過(guò)刮膜的方法在多孔陶瓷基板上形成一層質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0. 聚醚砜溶液液膜，聚醚砜溶液滲入到多孔復(fù)合陶瓷金屬基板內(nèi)；c.將多孔復(fù)合陶瓷金屬基板置于烘箱中，在70°C烘干，使?jié)B入到多孔復(fù)合陶瓷金屬基板內(nèi)的聚醚砜在高溫下交聯(lián)，形成聚醚砜樹(shù)脂，而溶劑被揮發(fā)；d.在烘干后的多孔復(fù)合陶瓷金屬基板上設(shè)置模具，將模具設(shè)計(jì)為圓形，在圓形模具內(nèi)加入聚醚砜溶液后通過(guò)旋轉(zhuǎn)刮刀刮膜的方法在模具內(nèi)刮膜，使多孔復(fù)合陶瓷金屬基板上的圓形區(qū)域內(nèi)形成圓形的聚醚砜溶液液膜；e.再次將多孔復(fù)合陶瓷金屬基板置于烘箱中，在70°C烘干烘干；f.重復(fù)步驟d、e，通過(guò)不同的圓形模具使多孔復(fù)合陶瓷金屬基板上的不同圓形區(qū)域內(nèi)形成多個(gè)圓形聚醚砜溶液液膜，通過(guò)控制模具的大小使各圓形區(qū)域的大小遞增或遞減，進(jìn)而形成具有非均勻聚醚砜樹(shù)脂質(zhì)量含量的多孔復(fù)合陶瓷金屬基板，其分布規(guī)律為中間區(qū)域的聚醚砜樹(shù)脂質(zhì)量含量大，且由中間區(qū)域向周邊區(qū)域遞減。采用本實(shí)施例超材料介質(zhì)基板的制備方法，通過(guò)調(diào)節(jié)聚醚砜溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，經(jīng)過(guò)高溫交聯(lián)后，可以使超材料介質(zhì)基板的不同區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的聚醚砜樹(shù)脂，進(jìn)而使超材料介質(zhì)基板具有非均勻的介電常數(shù)分布，以使超材料介質(zhì)基板具有特定的電磁調(diào)制功能，拓展了超材料的功能應(yīng)用。應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施例中，聚醚砜溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小以及配制的份數(shù)可根據(jù)超材料介質(zhì)基板局部區(qū)域的劃分要求而進(jìn)行任意配制，本實(shí)施例僅作了示范性說(shuō)明。在上述實(shí)施例中，僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示范性描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀本專利申請(qǐng)后可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種超材料介質(zhì)基板的制備方法，所述介質(zhì)基板為多孔材料基板，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟a.配制多份不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有機(jī)溶液，所述有機(jī)溶液的有機(jī)溶質(zhì)具有高溫交聯(lián)特性；b.通過(guò)刮膜的方法在所述多孔材料基板上形成第一有機(jī)溶液液膜；c.將多孔材料基板置于烘箱中烘干；d.在烘干后的多孔材料基板上設(shè)置一模具，在所述模具內(nèi)加入有機(jī)溶液，使所述多孔材料基板上的局部區(qū)域內(nèi)形成第二有機(jī)溶液液膜；e.再次將多孔材料基板置于烘箱中烘干；f.重復(fù)步驟d、e，通過(guò)不同的模具使多孔材料基板的不同區(qū)域內(nèi)分別形成有機(jī)溶液液膜，且各局部區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的有機(jī)溶質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述b步驟中刮膜的方法為將多孔材料基板置于平板式刮膜機(jī)的基板上，然后在所述多孔材料基板上加入有機(jī)溶液通過(guò)平板式刮膜機(jī)進(jìn)行刮膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述多孔材料基板的不同區(qū)域呈多個(gè)回字形區(qū)域分布，所述各回字形區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的有機(jī)溶質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，通過(guò)控制所述有機(jī)溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小使所述各回字形區(qū)域內(nèi)有機(jī)溶質(zhì)的質(zhì)量含量呈遞增或遞減的分布規(guī)律。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述多孔材料基板的不同區(qū)域呈多個(gè)圓環(huán)形區(qū)域分布，所述各圓環(huán)形區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的有機(jī)溶質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，通過(guò)控制所述有機(jī)溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小使所述各圓環(huán)區(qū)域內(nèi)有機(jī)溶質(zhì)的質(zhì)量含量呈遞增或遞減的分布規(guī)律。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述d步驟為將所述模具設(shè)計(jì)為圓形，在所述模具內(nèi)加入有機(jī)溶液后通過(guò)旋轉(zhuǎn)刮刀刮膜的方法在所述模具內(nèi)刮膜，使所述多孔材料基板上的圓形區(qū)域內(nèi)形成第二有機(jī)溶液液膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于，所述f步驟為通過(guò)不同的模具使所述多孔材料基板上的不同圓形區(qū)域內(nèi)形成多個(gè)圓形有機(jī)溶液液膜，通過(guò)控制所述模具的大小使所述各圓形區(qū)域的大小遞增或遞減。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于所述有機(jī)溶液為聚偏氟乙烯溶液、聚砜溶液或聚醚砜溶液。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于所述多孔材料基板為多孔陶瓷基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超材料介質(zhì)基板的制備方法，其特征在于所述多孔材料基板優(yōu)選多孔復(fù)合陶瓷金屬基板。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超材料介質(zhì)基板的制備方法，通過(guò)在多孔材料基板的不同區(qū)域內(nèi)加入具有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有機(jī)溶液，通過(guò)有機(jī)溶液的高溫交聯(lián)，使成型后的超材料介質(zhì)基板的不同區(qū)域內(nèi)含有不同質(zhì)量的有機(jī)高分子，進(jìn)而使超材料介質(zhì)基板具有非均勻的介電常數(shù)分布，以使超材料介質(zhì)基板具有特定的電磁調(diào)制功能，拓展了超材料的功能應(yīng)用。
文檔編號(hào)B32B18/00GK102476477SQ201110179
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月29日
發(fā)明者劉若鵬, 張影, 繆錫根, 趙治亞 申請(qǐng)人:深圳光啟創(chuàng)新技術(shù)有限公司, 深圳光啟高等理工研究院