超材料及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，并且具體地，涉及一種超材料及其加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超材料一般由介質(zhì)材料和導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)組成，其中，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)沿某一平面或曲面排列成陣列，一個陣列形為一層。在通常的超材料設(shè)計中，微結(jié)構(gòu)可以多于一層，多層微結(jié)構(gòu)按一定規(guī)律散布于介質(zhì)材料中，并且多層微結(jié)構(gòu)互不相交。
[0003]纖維增強樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，而且其介電性能也可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)設(shè)計需要進行調(diào)節(jié)，因此經(jīng)常被用作形成超材料的介質(zhì)材料。
[0004]但是，相關(guān)技術(shù)中諸如纖維增強樹脂基復(fù)合材料的多種復(fù)合材料與導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的附著力不足，不僅會導(dǎo)致加工而成的超材料中出現(xiàn)分層，并且容易導(dǎo)致超材料出現(xiàn)撓曲。
[0005]針對相關(guān)技術(shù)中的上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對相關(guān)技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出一種超材料及其加工方法，能夠提高功能層與復(fù)合材料之間的結(jié)合力，改善產(chǎn)品質(zhì)量。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種超材料的加工方法。
[0009]該加工方法包括:對超材料功能層的表面進行增加表面結(jié)合力的處理,其中，超材料功能層包括介質(zhì)層以及位于介質(zhì)層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)；將表面處理后的超材料功能層與至少一復(fù)合材料層進行結(jié)合。
[0010]其中，對超材料功能層進行增加表面結(jié)合力的處理包括:對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行粗化。
[0011]并且，可以通過以下工藝中的至少之一對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行粗化:棕化工藝、微蝕刻工藝、黑化工藝、機械打磨工藝。
[0012]另外，對超材料功能層進行增加表面結(jié)合力的處理包括:在導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的表面增加活性基團。
[0013]并且，在進行結(jié)合之前，通過微蝕刻液對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行微蝕刻工藝，其中，在微蝕刻液中加入包含活性基團的溶液、或者在對結(jié)束微結(jié)構(gòu)進行微蝕刻工藝之后通過包含活性基團的溶液對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行處理。
[0014]可選地，活性基團可以包括以下至少之一:羥基、羧基。
[0015]可選地，微蝕刻工藝使用的蝕刻液包括硫酸體系以及以下至少之一:過硫酸鈉、過硫酸銨、雙氧水。并且，可以以靜態(tài)蝕刻進行微蝕刻工藝。可選地，可以在10?70°C范圍內(nèi)通過微蝕刻液進行微蝕刻工藝。微蝕刻液的濃度可以為30?150g/l?？蛇x地，微蝕刻工藝的持續(xù)時間可以為1-15分鐘。
[0016]此外，對超材料功能層進行增加表面結(jié)合力的處理包括:對超材料功能層的介質(zhì)層進行粗化。
[0017]其中，可以通過以下工藝中的至少之一對介質(zhì)層進行粗化:物理噴砂工藝、離子束轟擊工藝、化學(xué)腐蝕工藝。
[0018]此外，對超材料功能層進行增加表面結(jié)合力的處理包括:對超材料功能層進行打孔工藝，在功能層上形成孔。
[0019]另外，還可以在形成超材料功能之前，完成打孔工藝，此時，該方法可以進一步包括:
[0020]提供待加工功能層，對待加工功能層進行清洗，其中，待加工功能層包括介質(zhì)層以及位于介質(zhì)層上方的導(dǎo)電層；
[0021]對清洗后的待加工功能層進行干燥處理；
[0022]對導(dǎo)電層進行圖案化去除工藝和打孔工藝，得到介質(zhì)層具有孔的超材料功能層。
[0023]優(yōu)選地，在進行打孔工藝時，在不影響導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的前提下，以孔徑最大原則進行打孔。
[0024]可選地，可以通過濃度為5%_20%的硫酸對待加工功能層進行清洗。并且，可以在10C -150°c的范圍內(nèi)進行干燥處理。
[0025]可選地，介質(zhì)層可以由高分子材料制成。
[0026]此外，復(fù)合材料層可以含有增強材料。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提供了一種超材料，該超材料由上述的加工方法制成。
[0028]本發(fā)明通過對功能層進行粗化工藝，能夠增加功能層與復(fù)合材料的接觸面積，從而有效增加了功能層與復(fù)合材料層之間的表面結(jié)合力，能夠使超材料成品的表面更加平整，避免出現(xiàn)撓曲變形和分層，有效提高了產(chǎn)品的成良率。
【附圖說明】
[0029]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的超材料的加工方法。
【具體實施方式】
[0031]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種超材料的加工方法。
[0033]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的超材料的加工方法主要包括步驟SlOl和步驟S103。其中，在步驟SlOl中，對超材料功能層的表面進行增加表面結(jié)合力的處理，其中，超材料功能層包括介質(zhì)層以及位于介質(zhì)層上的導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)(導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)可以通過對覆蓋于介質(zhì)層上的導(dǎo)電層進行圖案化去除得到)。其中，導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)(層)的材料可以包括:銅、鐵、銀、鎳、鎢或鈦等或其合金，其中，優(yōu)選可以包括銅。
[0034]在一些實施例中，超材料功能層的介電材料為高分子材料薄膜，包括聚乙烯薄膜、
聚丙烯薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜或聚乳酸薄膜等。
[0035]在一些實施例中，在對超材料功能層的表面進行增加表面結(jié)合力的處理時，可以對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行粗化，從而增強導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)與后續(xù)需要結(jié)合至超材料功能層上的復(fù)合材料之間的附著力(例如，增加導(dǎo)電層與纖維增強基復(fù)合材料層的附著力)，具體地，可以在形成超材料功能層之后，對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行粗化工藝。
[0036]例如，可以通過棕化工藝、微蝕刻工藝、黑化工藝或機械打磨工藝實施對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的粗化工藝。粗化工藝可以增加導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)(可以由金屬制成)表面的粗糙度，從而可以在隨后的結(jié)合工藝中增加導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料(例如，樹脂)的粘接面積，進而增大表面結(jié)合力。
[0037]在一些實施例中，在對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行微蝕刻工藝的情況下，可以在10°C至70°C的范圍內(nèi)使用蝕刻液對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行微蝕刻工藝處理，處理時間介于I分鐘至15分鐘的范圍(可選地，處理的持續(xù)時間可以在2分鐘至5分鐘范圍內(nèi))內(nèi)，優(yōu)選地，為了使蝕刻速率更加穩(wěn)定，可以在26°C至32°C的溫度范圍內(nèi)進行微蝕刻工藝。微蝕刻工藝所采用的蝕刻液為硫酸體系，即，蝕刻液體系中包括硫酸根離子與氫離子，且蝕刻液的濃度介于30g/L至150g/L的范圍內(nèi)(可選地，蝕刻液的濃度可以在75g/L至125g/L范圍內(nèi))。進一步地，蝕刻液還可以包括過硫酸鈉、過硫酸銨、雙氧水中的至少一種。在一些實施例中，可以使用靜態(tài)蝕刻進行微蝕刻工藝(使蝕刻速率保持在靜態(tài)蝕刻速率)。
[0038]另一方面，還可以在導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)表面增加活性基團，從而增加導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)與復(fù)合材料之間的結(jié)合力。在對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)表面增加活性基團時，可以通過具有活性基團的溶液，對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的表面進行處理。
[0039]在導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)的表面增加活性基團、以及對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行粗化的工藝可以單獨使用，也可以組合使用。例如，可以組合采用微蝕刻工藝和增加活性基團的工藝，此時，可以在微蝕刻工藝所采用的蝕刻液中，加入具有活性基團的溶液，這樣，蝕刻液不僅能夠?qū)?dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行微蝕刻，并且蝕刻液中的活性基團會與金屬反應(yīng)，并在金屬表面生成一層極薄的、均勻一致的有機金屬轉(zhuǎn)化膜，從而在導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)表面增加活性基團，活性基團包括羥基或羧基等。此外，也可以在進行微蝕刻工藝之后，執(zhí)行增加活性基團的工藝。
[0040]此外，在對超材料功能層的表面進行增加表面結(jié)合力的處理時，除了可以對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)進行處理，以增大其與復(fù)合材料之間的附著力之外(有助于提高超材料功能層與復(fù)合材料之間的附著力)，還可以對介質(zhì)層進行處理。
[0041]在一些實施例中，在對超材料功能層的表面進行增加表面結(jié)合力的處理時，可以對超材料功能層的介質(zhì)層進行粗化處理。對超材料功能層的介質(zhì)層進行粗化處理可以在對導(dǎo)電幾何結(jié)構(gòu)實施粗化工藝處理之前進行，