专利名称：一种超材料的制备方法及超材料的制作方法
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及超材料。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的。相比微结构由金属制备的超材料，全介电超材料具有损耗低、易于实现各向同性和在红外及光频段制备等优点，但是全介电超材料的制备工艺相对比较复杂，难以实现。
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及超材料，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，包括将液态状的高分子材料浇铸到预置的模具中，成型出片状薄膜；在所述薄膜固化前，采用预置的压印模板进行压印，使所述薄膜的上表面和下表面分别形成半圆形的凹槽阵列；在所述薄膜的上表面凹槽中填充具有所需电磁特性的微球，该微球的直径与所填充凹槽的直径相同；将填充有微球的薄膜叠层成一个整体，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。将填充有微球的薄膜叠层成一个整体，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本发明另一实施例还提供了一种超材料，包括至少两层薄膜层，各薄膜层的上表面和下表面均具有凹槽阵列；以及内嵌于薄膜层与薄膜层叠层所形成的球形腔体中的微球，该微球的直径与所填充腔体的直径相同。上述技术方案具有以下优点基于高分子材料在半固化状态容易压印成型的特点，首先制备出高分子材料薄膜，然后采用压印模板在薄膜的上表面和下表面分别形成半圆形的凹槽阵列，在各凹槽阵列中填充具有所需电磁特性的微球，当各薄膜叠层时形成球形的腔体，微球嵌入到球形腔体中，从而获得具有所需电磁特性的全介电超材料，制备过程简单，精确度高。
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制备方法流程图；图4是本发明实施例四提供的一种超材料的结构剖视图。
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Sll 在液态状的高分子材料浇铸到预置的模具中，成型出片状薄膜。其中，液态状的高分子材料为聚合物溶液、聚合物熔体、或者树脂溶液。S12:在片状薄膜固化前，将采用预置的压印模板进行压印，使薄膜的上表面和下表面分别形成半圆形的凹槽阵列。S13:在薄膜的上表面凹槽中填充具有所需电磁特性的微球，该微球的直径与所填充凹槽的直径相同。具体的，可在薄膜的上表面凹槽中填充具有相同电磁特性的微球，也可以填充具有不同电磁特性的微球。S14 将填充有微球的薄膜叠层成一个整体，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本实施例中，基于高分子材料在半固化状态容易压印成型的特点，采用压印模板在半固化状态薄膜的上表面和下表面分别形成半圆形的凹槽阵列，在各凹槽阵列中填充具有所需电磁特性的微球，当各薄膜叠层时形成球形的腔体，微球嵌入到球形腔体中，从而获得具有所需电磁特性的全介电超材料，制备过程简单，精确度高。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 在液态状的高分子材料中加入纤维纸屑混合均勻。其中，液态状的高分子材料为聚合物溶液、聚合物熔体、或者树脂溶液；纤维纸屑可选择无纺陶瓷纳米纤维纸。S22:将混有纤维纸屑的高分子材料浇铸到预置的模具中，成型出片状薄膜。其中，薄膜的厚度根据需要进行设定，为了后续加压成型，片状薄膜处于半固化状态。S23:在薄膜固化前，采用预置的压印模板进行压印，使薄膜的上表面和下表面分别形成半圆形的凹槽阵列。S24:在薄膜的上表面的所有凹槽中填充具有相同电磁特性的微球，该微球的直径与所填充凹槽的直径相同。其中，微球可以是具有高介电常数的铁电材料微球，如钛酸锶钡；也可以是具有高磁导率的铁氧材料微球，铁氧材料是由三氧化二铁、以及一种或几种其他金属氧化物(例如氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等)配制烧结而成。S25 采用压合的方式，将填充有微球的薄膜叠层成一个整体，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本实施例相对于实施例一，在高分子材料中加入了纤维纸屑，因此可增强所制备的超材料的强度。参见图3，是本发明实施例三提供的一种超材料的制备方法流程图，该制备方法包括S31 在液态状的高分子材料中加入纤维纸屑混合均勻。其中，液态状的高分子材料为聚合物溶液、聚合物熔体、或者树脂溶液；纤维纸屑可选择无纺陶瓷纳米纤维纸。S32:将混有纤维纸屑的高分子材料浇铸到预置的模具中，成型出片状薄膜。其中，薄膜的厚度根据需要进行设定，为了后续加压成型，片状薄膜处于半固化状态。S33:在薄膜固化前，采用预置的压印模板进行压印，使薄膜的上表面和下表面分别形成半圆形的凹槽阵列。S34:在薄膜的上表面的部分凹槽中填充铁电材料微球，另一部分凹槽中填充铁氧材料微球，微球的直径与所填充凹槽的直径相同。同一横列填充铁电材料微球，在相邻的横列填充铁氧材料微球。其中，铁电材料微球可以是钛酸锶钡；铁氧材料是由三氧化二铁、以及一种或几种其他金属氧化物(例如氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等)配制烧结而成。S35:用热压的方式，将填充有微球的薄膜叠层成一个整体，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本实施例相对于实施例二，在薄膜的上表面凹槽阵列中填充微球的种类不同，另夕卜，薄膜叠层的方式也不同，在具体的实施过程中，根据需求选择适合的实施例。参见图4，是本发明实施例四提供的一种超材料的剖视图，该超材料包括包括至少两层薄膜层41，各薄膜层的上表面和下表面均具有凹槽阵列；以及内嵌于薄膜层与薄膜层叠层所形成的球形腔体中的微球42，该微球的直径与所填充腔体的直径相同。其中，薄膜层41由高分子材料制备；或者通过在高分子材料中加入纤维纸屑制备获得。其中，液态状的高分子材料为聚合物溶液、聚合物熔体、或者树脂溶液；纤维纸屑为无纺陶瓷纳米纤维纸。
其中，微球42为铁电材料微球和铁氧材料微球中的一种或者两种。铁电材料微球可以是钛酸锶钡；铁氧材料是由三氧化二铁、以及一种或几种其他金属氧化物(例如氧化镍、氧化锌、氧化锰、氧化镁、氧化钡、氧化锶等)配制烧结而成。本实施例提供的超材料，在薄膜叠层形成球形的腔体中，嵌入了具有所需电磁特性的微球，从而获得具有所需电磁特性的全介电超材料，结构简单，精确度高。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。
权利要求
1.一种超材料的制备方法，其特征在于，包括将液态状的高分子材料浇铸到预置的模具中，成型出片状薄膜；在所述薄膜固化前，采用预置的压印模板进行压印，使所述薄膜的上表面和下表面分别形成半圆形的凹槽阵列；在所述薄膜的上表面凹槽中填充具有所需电磁特性的微球，该微球的直径与所填充凹槽的直径相同；将填充有微球的薄膜叠层成一个整体，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。
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在液态状的高分子材料中加入纤维纸屑混合均勻。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将填充有微球的薄膜叠层成一个整体，包括用热压的方式，将填充有微球的薄膜叠层成一个整体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将填充有微球的薄膜叠层成一个整体，包括用粘结的方式，将填充有微球的薄膜叠层成一个整体。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液态状的高分子材料为聚合物溶液、 聚合物熔体、或者树脂溶液。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维纸屑为无纺陶瓷纳米纤维纸。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微球为铁电材料微球或者铁氧材料微球。
8.一种超材料，其特征在于，包括至少两层薄膜层，各薄膜层的上表面和下表面均具有凹槽阵列；以及内嵌于薄膜层与薄膜层叠层所形成的球形腔体中的微球，该微球的直径与所填充腔体的直径相同。
9.根据权利要求8所述的超材料，其特征在与，所述薄膜层通过在高分子材料中加入纤维纸屑制备获得。
10.根据权利要求8所述的超材料，其特征在与，所述液态状的高分子材料为聚合物溶液、聚合物熔体、或者树脂溶液；所述纤维纸屑为无纺陶瓷纳米纤维纸。
11.根据权利要求8所述的超材料，其特征在与，所述微球为铁电材料微球或者铁氧材料微球。
全文摘要
本发明实施例提供了一种超材料的制备方法，包括将液态状的高分子材料浇铸到预置的模具中，成型出片状薄膜；在所述薄膜固化前，采用预置的压印模板进行压印，使所述薄膜的上表面和下表面分别形成半圆形的凹槽阵列；在所述薄膜的上表面凹槽中填充具有所需电磁特性的微球，该微球的直径与所填充凹槽的直径相同；将填充有微球的薄膜叠层成一个整体，使一薄膜上表面凹槽中填充的微球的剩余部分嵌入另一薄膜下表面凹槽中。本发明另一实施例还提供了一种超材料。通过本发明实施例能够获得具有所需电磁特性的全介电超材料，制备过程简单，精确度高。
文档编号H01Q15/00GK102480037SQ201110215488
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月29日 优先权日2011年7月29日
发明者刘若鹏, 缪锡根, 赵治亚 申请人:深圳光启创新技术有限公司, 深圳光启高等理工研究院