專利名稱：基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件及制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種負磁導率器件，特別是基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，還涉 及這種溫度可調(diào)負磁導率器件的制作方法。
背景技術(shù)：
參照圖 9，文獻"Dependence of the distance between cut-wire-pair layers on resonancefrequencies，，，Optics Express, 2008, vol. 18，no· 8，p. 5934-5941，，公幵了一 種基于金屬片對的負磁導率材料，這種負磁導率材料在覆銅板1的正反兩面分別刻蝕周期 排列的金屬片5，金屬片5在覆銅板1正反兩面成對排列。在垂直入射電磁波激勵下，覆銅 板1正反兩面的金屬片產(chǎn)生方向相反的感應電流并在金屬片對內(nèi)形成環(huán)形電流，這種環(huán)形 電流產(chǎn)生與入射波磁場方向相反的磁偶極矩，從而產(chǎn)生負磁導率。雖然這種基于金屬片對 的負磁導率材料結(jié)構(gòu)簡單，但其工作頻率不可變，只能在300MHz頻段內(nèi)有效工作，這極大 限制了負磁導率材料的應用。負磁導率材料的工作頻率主要是由等效電感和等效電容決定的，即受金屬片尺 寸、環(huán)境介電常數(shù)和磁導率等因素的影響。如希望在其他頻段進行工作，目前采用的方法是 重新設計金屬片尺寸或選用不同材料的覆銅板滿足工作頻段變化的需求。顯然，這種解決 方法是被動的，耗時耗力。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的負磁導率材料工作頻率固定、頻段窄的不足，本發(fā)明提供一種基 于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，利用液晶有效介電常數(shù)受環(huán)境溫度影響的特點，將液晶 注入負磁導率器件中，可以使負磁導率器件的工作頻率隨環(huán)境溫度動態(tài)變化。本發(fā)明還提供這種溫度可調(diào)負磁導率器件的制作方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器 件，包括覆銅板1、u型壓條2，其特點是還包括溫控裝置6，所述覆銅板1是長方形、單面，有 兩個，每個覆銅板1四個角有定位孔4，每個覆銅板1 一面刻蝕有金屬片陣列，金屬片陣列由 多個、多排金屬片5周期排列而成；所述U型壓條2外徑與長方形覆銅板1的長和寬等大， U型壓條2的口部和底部與覆銅板1四個角配合部位有定位孔4，兩個覆銅板1有金屬片一 面相對放置，將U型壓條2夾住，固化形成液晶注射腔3，液晶充滿液晶注射腔3，兩個覆銅 板1固化并充滿液晶后放入溫控裝置6。所述金屬片5是長方形或者圓形任一種。所述覆銅板1是聚四氟乙烯纖維板。所述U型壓條2的厚度是0.30 0.60mm。所述液晶為向列型液晶，其雙折射率為Δη = 0. 05 0. 18。所述金屬片陣列中的金屬片是矩形時的尺寸，W = 3. 00 6. 00mm, L = 7. 00 11. 00mm, Px = 8. 00 13. 00mm, Py = 4. 50 8. 00mm。
所述金屬片陣列中的金屬片是圓形時的尺寸，R = 4. 00 5. 50mm,Px = 10. 00 13. 00mm, Py = 10. 00 13. 00mm。一種上述溫度可調(diào)負磁導率器件的制作方法，其特點是包括下述步驟(a)采用印刷電路板技術(shù)在覆銅板1的一面制備出金屬片5陣列，同時在覆銅板1 四角機加工出定位孔4;(b)利用旋轉(zhuǎn)涂覆法將聚酰亞胺液晶定向劑涂覆于覆銅板1有金屬片5陣列的一 面，采用階梯升溫法熱固化形成薄膜，然后使用無塵布定向摩擦，得到液晶分子沿覆銅板1 表面垂直排列的聚酰亞胺液晶定向?qū)樱?c)選用外徑尺寸與覆銅板1等大的環(huán)氧玻璃板機加工出U型壓條2，并在U型壓 條2的口部和底部與覆銅板1四個角配合部位加工出定位孔4 ；(d)將兩塊帶有金屬片5陣列的覆銅板1以金屬片一面相對的方式平行放置，將U 型壓條2置于覆銅板1中間，通過定位孔將兩塊覆銅板1與U型壓條2的位置對正后固化， 形成亞毫米厚度的液晶注射腔3，利用注射針管將向列型液晶注入液晶注射腔3內(nèi)，得到含 有液晶的負磁導率器件。(f)將含有液晶的負磁導率器件放入溫控裝置6內(nèi)，調(diào)節(jié)環(huán)境溫度，得到溫度可調(diào) 的負磁導率器件。所述聚酰亞胺液晶定向?qū)宇A傾角是90°。本發(fā)明的有益效果是由于在覆銅板與U型壓條形成的液晶注射腔注入液晶，從 而使液晶成為負磁導率器件的基板；利用液晶介電性能在低于清亮點溫度區(qū)間內(nèi)易受溫度 調(diào)控的特性，通過調(diào)節(jié)溫度改變液晶的等效介電常數(shù)，實現(xiàn)負磁導率器件工作頻率的動態(tài) 可調(diào)，最大調(diào)節(jié)幅度可達800MHz。下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作詳細說明。


圖1是本發(fā)明基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件立體示意圖。圖2是圖1中覆銅板上有金屬片一面的示意圖。圖3是圖2中矩形金屬片陣列局部放大圖。圖4是實施例3中圓形金屬片陣列的放大圖。圖5是實施例1所制作的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件的微波透射譜隨溫度 變化的圖譜。圖6是實施例1所制作的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件的磁導率隨溫度變化 圖譜。圖7是實施例2所制作的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件的微波透射譜隨溫度 變化圖譜。圖8是實施例2所制作的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件的磁導率隨溫度變化 圖譜。圖9是背景技術(shù)基于金屬片對的負磁導率材料示意圖。圖中，1-覆銅板；2-U型壓條；3-液晶注射腔；4-定位孔；5-金屬片；6_溫控裝置。
具體實施例方式本發(fā)明基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件包括覆銅板1、U型壓條2和溫控裝置6， 覆銅板1是長方形單面，有兩個，每個覆銅板1四個角有定位孔4，每個覆銅板1 一面刻蝕 有金屬片陣列，金屬片陣列由長方形金屬片5，或者圓形金屬片5多個、多排周期排列而成； U型壓條2外徑與長方形的長和寬等大，U型壓條2的口部和底部與覆銅板1四個角配合部 位有定位孔4，兩個覆銅板1相對放置，將U型壓條2夾住，形成液晶注射腔3，液晶充滿液 晶注射腔3，得到含液晶的負磁導率器件；將負磁導率器件放入溫控裝置6內(nèi)，得到含液晶 的溫度可調(diào)負磁導率器件。覆銅板1是聚四氟乙烯纖維板。本發(fā)明基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件制作過程如下，首先利用印刷電路板技 術(shù)在覆銅板1的一面上制備出金屬片5陣列，且在覆銅板1四個角機加工直徑為1. Omm的 定位孔4。然后在覆銅板1有金屬片5陣列的一面旋轉(zhuǎn)涂覆聚酰亞胺液晶定向劑，采用階 梯升溫法熱固化形成薄膜，即1小時由60°C加熱到120°C，恒溫15分鐘，1小時由120°C升 溫至180°C，然后保持恒溫1小時，使用無塵布在聚酰亞胺薄膜上定向摩擦，得到可使液晶 分子垂直排列的聚酰亞胺液晶定向?qū)?。選用尺寸與覆銅板1相同厚度為0. 30 0. 60mm的 環(huán)氧玻璃板，機加工邊寬為5. Omm的U型壓條2且在四個角加工直徑為1. Omm的定位孔4。 將制備的兩塊覆銅板1以金屬片5面相對的方式平行放置，將U型壓條2置于兩塊覆銅板 1中間，利用定位孔4將兩塊覆銅板1與U型壓條2的位置對正并進行粘接，從而形成亞毫 米厚度的液晶注射腔3。利用注射針管將向列型液晶注入液晶注射腔3內(nèi)，得到含有液晶的 負磁導率器件；將負磁導率器件置入溫控裝置內(nèi)，調(diào)節(jié)溫度，從而實現(xiàn)負磁導率器件工作頻 率的溫度可調(diào)。溫度可調(diào)負磁導率器件工作機理如下設計由覆銅板1和U型壓條2組成的亞毫 米尺度液晶注射腔3填充液晶，從而使液晶成為負磁導率器件的基板，利用液晶介電常數(shù) 在低于清亮點溫度區(qū)域內(nèi)隨溫度變化而變化的特點，實現(xiàn)器件工作頻率的調(diào)諧。兩塊覆銅板1上金屬片5組成金屬片對。在入射波磁場分量的激勵下，金屬片對 發(fā)生強磁諧振。在諧振頻率附近，兩個金屬片5產(chǎn)生方向相反的表面感應電流形成環(huán)形回 路，產(chǎn)生與入射波磁場方向相反的磁偶極矩，從而導致負的有效磁導率，其諧振頻率可由等 效電感電容電路分析
權(quán)利要求
1.一種基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，包括覆銅板(1)、U型壓條O)，所述覆銅板 (1)是長方形、單面，有兩個，每個覆銅板(1)四個角有定位孔G)，所述U型壓條( 外徑 與長方形覆銅板(1)的長和寬等大，U型壓條O)的口部和底部與覆銅板(1)四個角配合 部位有定位孔G)，兩個覆銅板(1)相對放置，將U型壓條( 夾住，形成液晶注射腔(3)， 液晶充滿液晶注射腔(3)，其特征在于還包括溫控裝置(6)，所述覆銅板(1) 一面刻蝕有金 屬片陣列，金屬片陣列由多個、多排金屬片(5)周期排列而成，兩個覆銅板(1)固化并充滿 液晶后放入溫控裝置(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，其特征在于所述金屬 片( 是長方形或者圓形任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，其特征在于所述覆銅 板(1)是聚四氟乙烯纖維板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，其特征在于所述U型 壓條O)的厚度是0. 30 0. 60mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，其特征在于所述液晶 為向列型液晶，其雙折射率為Δη = 0. 05 0. 18。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，其特征在于所述金屬 片陣列中的金屬片是矩形時的尺寸，W= 3. 00 6. 00mm, L = 7. 00 11. 00mm, Px = 8. 00 13. 00mm, Py = 4. 50 8. 00mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，其特征在于所述所述 的金屬片陣列中的金屬片是圓形時的尺寸，R = 4. 00 5. 50mm, Px = 10. 00 13. OOmm, Py = 10. 00 13. 00mm。
8.—種權(quán)利要求1所述基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件的制作方法，其特征在于包 括下述步驟(a)采用印刷電路板技術(shù)在覆銅板(1)的一面制備出金屬片(5)陣列，同時在覆銅板 (1)四角機加工出定位孔⑷；(b)利用旋轉(zhuǎn)涂覆法將聚酰亞胺液晶定向劑涂覆于覆銅板(1)有金屬片( 陣列的一 面，采用階梯升溫法熱固化形成薄膜，然后使用無塵布定向摩擦，得到使液晶分子沿覆銅板 (1)表面垂直排列的聚酰亞胺液晶定向?qū)樱?c)選用外徑尺寸與覆銅板(1)等大的環(huán)氧玻璃板機加工出U型壓條O)，并在U型壓 條O)的口部和底部與覆銅板(1)四個角配合部位加工出定位孔；(d)將兩塊帶有金屬片(5)陣列的覆銅板(1)以金屬片一面相對的方式平行放置，將U 型壓條( 置于覆銅板(1)中間，通過定位孔將兩塊覆銅板(1)與U型壓條O)的位置對 正后固化，形成亞毫米厚度的液晶注射腔(3)，利用注射針管將向列型液晶注入液晶注射腔 (3)內(nèi)，得到含有液晶的負磁導率器件；(f)將含有液晶的負磁導率器件放入控溫裝置(6)內(nèi)，得到基于液晶的溫度可調(diào)負磁 導率器件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件的制作方法，其特征在于 所述聚酰亞胺液晶定向?qū)宇A傾角是90°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件，還公開了這種基于液晶的溫度可調(diào)負磁導率器件的制作方法，用于解決現(xiàn)有的負磁導率材料工作頻率固定、工作頻段窄的技術(shù)問題。技術(shù)方案是在覆銅板與U型壓條形成的液晶注射腔注入液晶，從而使液晶成為負磁導率器件的基板；利用液晶介電性能易受環(huán)境溫度調(diào)控的特性，通過溫控裝置調(diào)節(jié)溫度改變液晶的等效介電常數(shù)，實現(xiàn)了負磁導率器件工作頻率的動態(tài)可調(diào)，最大調(diào)節(jié)幅度可達800MHz。
文檔編號G02F1/355GK102064373SQ20101052762
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者張衛(wèi)紅, 張富利, 湯興剛, 邱克鵬 申請人:西北工業(yè)大學