CN101057370A - Luneberg介电透镜及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

半球形介电透镜，其包括：半球形中心层，其具有半球形外表面，和多个半球形圆顶状层，每层都具有同心的内半球面和外半球面，所述中心层和圆顶状层的外表面具有不同的直径，所述圆顶状层的内表面具有不同的直径。所述中心层和圆顶状层被连续地彼此同心装配，并被整合成半球形。所述中心层是含陶瓷的热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，而所述圆顶状层中每层都是热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，其含有0至80重量％的陶瓷。每单位体积所述中心层和圆顶状层的陶瓷含量从所述中心层至最外圆顶状层减小，并且其中所述中心层和圆顶状层中每层的表观密度的标准偏差为0.07g/cm3以下。

Description

Luneberg介电透镜及其制造方法
技术领域
本发明涉及介电透镜(dielectric lens)。更具体地，本发明涉及半球形Luneberg介电透镜，其中半球形含陶瓷的泡沫中心层和多个半球形圆顶状的泡沫层被同心堆叠，并且其中每层中每单位体积的陶瓷含量得到调节。本发明也涉及制备用于制造介电透镜的一系列泡沫模制品的方法。
背景技术
近年来，随着信息通讯技术的显著发展和信息量的增加，要求信号信息的传递更加精确和更加快速。同时，高频带的使用正迅速增加。尤其是，已经开始全规模使用高于1GHz的频带，特别是10至20GHz之间的频带。因此，在卫星广播和卫星通信中，期望开发一种利用Luneberg透镜天线(Luneberg lens attenna)发送和接收无线电波的方法作为使用抛物形天线的传统方法的替代。
在使用抛物形天线的卫星广播和卫星通信的传统系统中，将同步卫星与朝向固定方向的抛物形天线一起使用，来发送和接收无线电波。用此系统，为了向多个卫星发送无线电波并且从该多个卫星接收无线电波，必须根据目标卫星的位置改变天线的朝向，或者使用多个抛物形天线。相反，当多个馈给信号(feed)位于天线盖上的Luneberg透镜的焦点位置(focalposition)上时，Luneberg透镜天线(安装有Luneberg介电透镜的球形或半球形天线)能够向多个静止卫星发送无线电波并且从该多个静止卫星接收无线电波。此外，当作为通信目标的卫星或者天线如同近地轨道卫星(low earthorbit satellite，LEO)的情况移动时，在抛物形天线的情况下，整个天线必须跟踪该目标；然而，在Luneberg透镜天线的情况下，仅其小组件例如接收器或发送器必须跟踪该目标。因此，Luneberg透镜天线不需要大的驱动系统，并且也适合作为移动体的天线。根据使用Luneberg透镜天线的方法，能够在每一居所(residence)使用一个天线发送和接收大量信息。也即，Luneberg透镜天线也适合在多频道广播的时代作为接收电视广播的天线。
Luneberg透镜天线安装有Luneberg介电透镜，该介电透镜具有会聚和聚焦无线电波的功能。用于Luneberg介电透镜的材料必须具有优良的介电性质(例如均匀的介电常数和低的介电损耗角正切)，从而处理日益增加的信息量，也即高频无线电波。此外，由于天线经常被安装在每个居所的屋顶上，所以从安装工作的效率和安全的观点来看，材料的尺寸应该小，以及材料的重量应该轻。
Luneberg介电透镜具有球形或半球形的形状，并且包括多个同心堆叠的具有不同介电常数的层，从而介电常数理论上从2至1变化，并且最内的中心层的介电常数约为2，最外层的介电常数约为1。因此，理论上，如此设计Luneberg介电透镜，使得介电常数εr根据以下方程(1)从中心(r＝0)到表面(r＝R)变化：
                 εr＝2-(r/R)2         (1)
其中，εr、R和r分别表示介电常数、透镜的半径和测量点处的半径。每层的介电常数参考由以上方程(1)确定的值来确定。
但是，实际上，由于难以获得介电常数根据由方程(1)给出的理想曲线连续变化的模制产品，所以Luneberg介电透镜是通过结合多个具有不同介电常数的离散的层制造的。美国专利申请公开第20040029985号中公开了一种Luneberg型的介电透镜。该介电透镜为球形，其具有核和多个中空球形壳，该核和多个中空球形壳具有不同的介电常数，该球形壳包围该核并且彼此同心重叠以形成同心球。该核和壳分别由含有无机介电填料的合成树脂的泡沫制成。由于该介电透镜重量轻，所以它能够保证可使用性和安装工作的安全。但是，使用美国专利申请公开第20040029985号中公开的介电透镜的天线不足以满足实际使用的性能，例如天线增益。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种Luneberg介电透镜，其具有优良的实际使用的天线特性，例如天线增益。
本发明的另一目的是提供能够制造一系列泡沫模制品(foam moldings)的方法，该泡沫模制品具有变化的每单位体积陶瓷含量，并适合用于制造介电透镜。
本发明的一方面提供半球形介电透镜，其包括：
半球形中心层，其具有半球形外表面；和
多个半球形圆顶状层(hemisperical dome-shaped layer)，每层具有同心的半球形内表面和外表面，所述中心层外表面和圆顶状层的外表面具有不同的直径，所述圆顶状层的内表面具有不同的直径，
所述中心层和圆顶状层被连续地彼此同心装配，并被整合成半球形，
所述中心层是含陶瓷的热塑性树脂膨胀珠(thermoplastic resin expandedbeads)的泡沫模制品，
所述圆顶状层中每层均是热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，其含有0至80重量％陶瓷，
其中，每单位体积的所述中心层和圆顶状层的陶瓷含量从所述中心层至最外圆顶状层减小，并且
其中所述中心层和圆顶状层中每层的表观密度(apparent density)的标准偏差为0.07g/cm3以下。
另一方面，本发明提供球形介电透镜，其包括：
球形核，其具有球形外表面；和
多个中空球形壳，每壳具有同心的球形内表面和外表面，所述核的外表面和壳的外表面具有不同的直径，并且所述壳的内表面具有不同的直径，
所述核和壳被同心放置，并被整合成球形，
所述核是含陶瓷的热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，
每个所述壳都是含0至80重量％陶瓷的热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，
其中，每单位体积的所述核和壳的陶瓷含量从所述核至最外的壳减小，并且
其中每个所述核和壳的表观密度(apparent density)的标准偏差为0.07g/cm3以下。
本发明也提供制备用于制造介电透镜的一系列泡沫模制品的方法，该泡沫模制品具有变化的每单位体积陶瓷含量，该制造方法包括如下步骤：
提供含陶瓷的树脂粒子，每树脂粒子具有相同重量百分比含量的陶瓷；
将树脂粒子分成P组，以不同的膨胀比(expansion ratio)发泡(foaming)和膨胀(expanding)各组的树脂粒子，获得P组具有不同表观密度的膨胀珠；
从P组膨胀珠中选择Q组(1≤Q≤P)膨胀珠，并使Q组膨胀珠经过表观密度调节处理，获得R组(R≥1)处理过的膨胀珠，从而总共获得(P-Q+R)组具有不同表观密度的处理和未处理的膨胀珠，它们重量的标准偏差为0.5mg以下，并且其表观密度的标准偏差为0.1g/cm3以下；和
在具有不同尺寸模腔的不同模具中模制(P-Q+R)-组膨胀珠中的每组，获得(P-Q+R)-种模制品，该模制品的每单位体积具有不同重量的陶瓷。
附图说明
当根据附图考虑时，本发明的其它目的、特征和优点将由以下本发明优选实施方式的详细说明变得明显，附图中：
图1是图解地说明本发明介电透镜的实施方式的透视图；
图2是图1的介电透镜除去盖(cover)的透视分解图；
图3示出了聚丙烯树脂膨胀珠的模制品的初次DSC曲线图的例子；
图4示出了用于测量其熔点和熔融完成温度(melt completiontemperature)的聚丙烯树脂二次DSC曲线的图的例子；
图5(a)是图解地说明用于测量膨胀珠的比重的设备的正视图(elevational view)；
图5(b)是图5(a)的侧视图；
图6(a)是圆顶状层的平面图，其示出了从圆顶状层上切掉样品，以用来测量它们的介电常数的取样位置；
图6(b)是沿着图6(a)中的线VIb-VIb的剖视图；和
图7是用于测量Luneberg天线的天线增益的系统的说明性示意图。
具体实施方式
本发明的半球形介电透镜包括半球形中心(或核)层和同心堆叠在中心层上的多个半球形圆顶状层(或壳)。优选地，中心层和邻近的圆顶状层之间的间隙尽可能地小，并且邻近的两个圆顶状层之间的间隙也尽可能地小。换句话说，介电透镜的每邻近的两层理想地设置为彼此接触。当所述缝隙大时，无线电波通过空气-层界面时会被不必要地反射或折射，这导致天线增益的减少或旁瓣(sidelobe)的增加。
当本发明两个类似的半球形介电透镜结合形成球时，可获得球形介电透镜。在这种情况下，可以使用单个球形核作为球形介电透镜的最内层，而不使用两个半球形中心层。这种球形介电透镜当然在本发明的范围内。
图1描述本发明的半球形介电透镜的例子。如图2所示(图2是图1的介电透镜的分解图)，介电透镜具有：半球形中心层1，半球形中心层1具有半球形外表面5；以及四个半球形圆顶状层2a、2b、2c和2d，具有半球形外表面5a、5b、5c和5d及半球形内表面6a、6b、6c和6d。每个圆顶状层2a、2b、2c和2d的外表面与其内表面是同心的。外表面5、5a、5b、5c和5d的直径彼此不同，内表面6a、6b、6c和6d的直径彼此不同。通过连续同心地将中心层1和圆顶状层2a、2b、2c和2d彼此装配，从而整合它们，可获得图1所示的半球形透镜。在图1中，3所指的是半球形中空盖，其具有半球形透镜被装配在其内的半球形凹穴，并且其最外层2d与盖3的内表面紧密接触。盖可由合成树脂形成。通过将无线电波反射体(未示出)连接到该多层介电透镜的平扁表面上来形成Luneberg透镜天线。但是本发明不限于图1所示的实施方式。
因为需要令人满意的天线性能和制造容易性，本发明的介电透镜优选具有约50至约4,000mm，更优选约50至约2,000mm，还更优选约120至约1,800mm，最优选约350至1,000mm的直径。圆顶状层的数目为至少2。圆顶状层的数目上限为约80。出于对由上述方程(1)表示的理想曲线更好近似的原因，圆顶状层的数目优选为至少4，更优选为至少7。随着圆顶状层的数目增加，空气-层界面增加的可能性增加，这有害地影响天线增益。此外，在透镜中，在从中心层到最外层的方向上，介电常数理论上从约2到约1变化。因此，当层数目大时，各层之间的介电常数差异必须极其小。因此，根据天线组件的制造条件，邻近层间的介电常数可能被颠倒，从而会降低天线性能。因此，圆顶状层的数目优选为40以下，更优选20以下。每个圆顶状层的厚度优选为10至80mm，更优选为15至50mm，最优选为15至30mm。
在本发明中，每个半球形中心层和半球形圆顶状层优选形成为整体(onepiece)。但是为了制造的方便，可通过结合多个分别制造的组件(piece)来形成一层或多层。
中心层是含陶瓷的热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，而每个圆顶状层是热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，并含有0至80重量％的陶瓷。泡沫模制品通过模内模制方法(in-mold molding method)制造，在该方法中，将根据需要与陶瓷混合的热塑性树脂膨胀珠填充入模具中，并加热使它们熔融粘结到一起。通过对根据需要与陶瓷混合的热塑性树脂的树脂粒子进行发泡和膨胀，来制造膨胀珠(expanded bead)。
用作泡沫模制品的基础树脂(base resin)的热塑性树脂可为聚烯烃树脂，例如低密度聚乙烯树脂、高密度聚乙烯树脂、线型低密度聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、苯乙烯改性的聚丙烯树脂(可通过将苯乙烯接枝到聚丙烯树脂上获得)；聚苯乙烯树脂、聚酯树脂或聚碳酸酯树脂。如果需要的话，这些树脂可以以它们中的两种或多种结合来使用，或与另一种聚合物结合来使用这些树脂。尤其是，出于膨胀珠的制备优点，例如调节其表观密度的容易程度的原因，优选使用聚烯烃树脂或聚苯乙烯树脂。因为具有优良的耐热性、机械强度和可加工性，聚丙烯树脂尤其优选用作基础树脂。
此处所用的术语“聚丙烯树脂”意图指丙烯的均聚物或丙烯与一种或多种共聚单体的共聚物，该共聚物具有至少70mol％，优选至少80mol％的丙烯单体单元含量。丙烯共聚物的例子包括丙烯-乙烯无规共聚物、丙烯-乙烯嵌段共聚物、丙烯-丁烯无规共聚物和丙烯-乙烯-丁烯无规三元共聚物。
用于中心层的泡沫模制品含有陶瓷，而用于圆顶状层的每个泡沫模制品含有0至80重量％的陶瓷。因为陶瓷含有在泡沫模制品中，所以可容易地调节其介电常数。虽然可通过控制泡沫模制品的密度来控制其介电常数，但是仅通过控制密度不容易制备具有1.4以上的介电常数的泡沫模制品。通过将陶瓷结合到泡沫模制品中，能够将泡沫模制品的介电常数设置在高于1.4的值。在本发明中，不仅通过调节泡沫模制品的密度，而且通过调节其陶瓷含量(重量％)，来控制泡沫模制品的介电常数。
重要的是，用于中心层和圆顶状层的泡沫模制品的每单位体积陶瓷含量(g/cm3)从中心层至最外圆顶状层减小，以使介电常数基于以上理论方程(1)从最内中心层处约2的介电常数变化到最外层处约1的介电常数。泡沫模制品的每单位体积陶瓷含量(g/cm3)的理想分布可如下获得：例如，将预定量(重量％)的陶瓷结合到泡沫模制品中，并从中心层到最外层减小泡沫模制品的表观密度。在这种情况下，虽然泡沫模制品具有相同的每单位重量陶瓷含量(重量％)，但是其每单位体积陶瓷含量(g/cm3)从中心层至最外层减小。接着可通过以各种不同的膨胀比来发泡和膨胀具有预定重量百分比含量陶瓷的相同树脂粒子(粒料)，获得不同组的具有不同表观密度的膨胀珠，并通过在不同模具中模制该不同组的膨胀珠，来获得一系列具有所需介电常数分布的泡沫模制品。因此，能够容易地控制泡沫模制品的介电常数，并且能够显著提高其制造效率。因此，优选使用1至7种，尤其是2至5种具有不同重量百分比含量的陶瓷的树脂粒子(树脂粒子的种类数不超过(X-1)，其中X是指介电透镜的层数)，来形成本发明的介电透镜。以不同的膨胀比发泡和膨胀每种树脂粒子，获得不同组的具有不同表观密度的膨胀珠，并且在各种不同的模具中模制，由所述不同组的膨胀珠获得介电透镜。
本说明书和所附的权利要求中所用的“用于中心层和圆顶状层的泡沫模制品的每单位体积陶瓷含量(g/cm3)从中心层到最外圆顶状层减小”意图指每个圆顶状层的每单位体积陶瓷含量(g/cm3)基本上等于或小于它邻近的内层(中心层或圆顶状层)的每单位体积陶瓷含量，并且最外圆顶状层的每单位体积陶瓷含量(g/cm3)小于最内中心层的每单位体积陶瓷含量。在如图1所示的介电透镜的情况下，例如中心层1和圆顶状层2a、2b、2c和2d的每单位体积陶瓷含量A、B、C、D和E(g/cm3)分别应该为：B基本上等于或小于A，C基本上等于或小于B，D基本上等于或小于C，E基本上等于或小于D，并且E小于A。因此，例如以下条件在本发明的范围内：
A＞B＞C＞D＞E；
A＞B＞C＞D≈E；
A＞B＞C≈D≈E；和
A≈B＞C＞D＞E
其中，符号≈表示“基本上等于”。但是A≈B≈C≈D≈E的条件不在本发明的范围内。如此处所用的，术语“基本上等于”意图指“等于”或“不比…大超过0.009g/cm3”。即，例如当D为0.100g/cm3，E为0.109g/cm3时，E被认为是基本上等于D，因此，此条件包含在本发明的范围内。
优选的是，当将中心层和圆顶状层中每层的每单位体积陶瓷含量(g/cm3)每个精确到百分位(精确到0.01)时，每单位体积陶瓷含量(g/cm3)等于或小于它邻近的内层。还优选的是，当每单位体积陶瓷含量(g/cm3)精确到0.01时，该介电透镜具有至少三层具有不同的陶瓷含量/单位体积(g/cm3)的层(包括中心层)。还优选的是，该介电透镜没有这样邻近的三层或更多层，它们的陶瓷含量/单位体积(g/cm3)基本上相互相等。尤其优选的是，当每单位体积陶瓷含量精确到0.01时，每个中心层和圆顶状层的每单位体积陶瓷含量(g/cm3)小于它邻近的内层。
也优选的是，所述中心层和所述圆顶状层的表观密度从所述中心层到最外圆顶状层减小。本说明书和附加的权利要求中所用的“用于中心层和圆顶状层的泡沫模制品的表观密度(g/cm3)从中心层到最外圆顶状层减小”意图指每个圆顶状层的表观密度基本上等于或小于它邻近的内层(中心层或圆顶状层)的表观密度(g/cm3)，并且最外圆顶状层的表观密度(g/cm3)小于最内中心层的表观密度(g/cm3)。如此处所用的，术语“基本上等于”意图指“等于”或“不比...大超过0.030g/cm3”。优选的是，当将中心层和圆顶状层中每层的表观密度(g/cm3)精确到0.01时，每个表观密度(g/cm3)等于或小于它邻近的内层。尤其优选的是，当将中心层和圆顶状层中每层的表观密度(g/cm3)精确到0.01时，每个表观密度(g/cm3)小于它邻近的内层。
如上所述，每个圆顶状层具有0至80重量％的每单位重量陶瓷含量。当陶瓷含量大于80重量％时，模制品易于收缩并导致尺寸精度、介电性质和外观变坏。同样的原因，中心层优选具有不大于80重量％的每单位重量陶瓷含量。
为了适当地将每个中心层和圆顶状层的介电常数调节至1.4或更高，每个中心层和所述圆顶状层的每单位重量陶瓷含量优选为至少10重量％。因此，当期望1.4以上的介电常数时，中心层和圆顶状层的陶瓷含量优选为10至80重量％，更优选15至70重量％，尤其优选20至65重量％。当预期的圆顶状层的介电常数小于1.4，尤其是小于1.2时，其陶瓷含量可以为0。
如此处所用的，如下测定泡沫模制品的每单位重量陶瓷含量Mw(重量％)。在炉中于600℃燃烧重量为Wm的样品模制品。然后测定燃烧残余物的重量Wr。如下计算样品的每单位重量陶瓷含量(重量％)：
                Mw(wt％)＝(Wr/Wm×100)。
泡沫模制品的每单位重量陶瓷含量(重量％)等于制造泡沫模制品的膨胀珠的每单位重量陶瓷含量(重量％)。如此处所用的，如下给出泡沫模制品的每单位体积陶瓷含量Mv(g/cm3)：
              Mv(g/cm3)＝D(g/cm3)×Mw(wt％)/100其中D为泡沫模制品的表观密度，Mw如上所定义。
本发明中可使用任何陶瓷，只要它具有高的介电常数并能够被均匀地分散到热塑性树脂中。含有钛氧化物作为其主要成分的陶瓷是优选的，这是因为它具有高介电常数、低的比重和优良的介电特性。含有钛氧化物作为其主要成分的陶瓷优选是钛氧化物或具有由MO·nTiO2(其中M表示一个或多个二价金属，n为1以上的整数)表示的组成的陶瓷。由上式中的M表示的二价金属的例子包括但不限于碱土金属例如钡、锶、钙和镁，以及铅。
通过使钛氧化物和一种或多种碱土金属或铅的化合物的混合物在500℃至1400℃反应，能够制造由上式MO·nTiO2表示的碱土金属钛酸盐和钛酸铅，所述一种或多种碱土金属或铅的化合物例如碱土金属或铅的盐、氧化物、氢氧化物、无机酸盐或有机酸盐。可通过合适的已知方法制造原料之一钛氧化物，所述已知方法如日本已审专利申请(Kokoku Publication)H06-88786、日本未审专利申请(Kokai Publication)H05-221795或日本未审专利申请(Kokai Publication)H10-95617中所描述的方法。
钛氧化物与碱土金属盐或铅盐的反应是本领域中众所周知的，并且能够通过例如水热法(hydrothermal method)、煅烧法、湿式沉积法(wet depositionmethod)或助熔剂法(flux method)进行。具体地的碱土金属钛酸盐和钛酸铅的例子包括钛酸钡、钛酸钙、钛酸镁、钛酸锶、钛酸锶钡、钛酸钙钡、钛酸锶钙和钛酸铅。尤其是，钛酸钙是特别优选使用的，因为它在高频带下具有低的介电损耗。这些钛酸盐可单独使用或结合它们的两种或多种来使用，并且也可连同一种以上其它陶瓷材料例如钛氧化物来使用。
出于用树脂捏合效率和在树脂基质中均匀分散性的原因，陶瓷可优选为纤维的形式(例如纤维、柱或针的形式)、粒状形式(例如球、近似球(nearsphere)、椭球形或近似椭球形(near ellipsoidal))或片状形式(plate-like form)例如鳞状、云母状或絮片(flake)的形式)。尤其优选使用具有0.1至10μm范围的最大直径平均值的纤维或片状陶瓷。如果需要的话，可结合使用纤维和片状陶瓷。对包括纤维状钛氧化物作为其主要成分的陶瓷的尺寸没有特别限制。出于膨胀树脂珠单元的破裂自由度和介电常数调节的良好效率的原因，纤维状陶瓷优选具有约0.01至30μm，更优选约0.1至10μm，最优选0.1至1μm的最大直径平均值(此后称为平均最大直径)，约0.1至100μm，更优选约0.5至50μm，最优选3至50μm的平均纤维长度，以及3至30，更优选5至20的长径比(平均纤维长度/平均最大直径)。
此外，对包括片状钛氧化物作为其主要成分的陶瓷的尺寸没有特别限制。出于以上同样的原因，片状陶瓷优选具有约0.01至100μm，更优选约0.01至50μm，最优选约0.5至20μm的最大长度的平均值(此后称为平均最大长度)，0.01至10μm，更优选约0.05至5μm的最大厚度的平均值(此后称为平均最大厚度)，以及约3至100，更优选约5至50的长径比(平均最大长度/平均最大厚度)。
对包括粒状钛氧化物作为其主要成分的陶瓷的尺寸没有特别限制。出于以上同样的原因，粒状陶瓷优选具有约0.01至100μm，更优选约0.01至30μm，最优选0.1至1μm的最大长度的平均值(此后称为平均最大长度)。
如本说明书和附加的权利要求所用的，纤维状、片状和粒状陶瓷的平均最大直径、平均纤维长度、平均最大长度和平均最大厚度是利用电子显微照相测定的。测定任意选取的100个陶瓷粒子的最大直径、长度、最大长度和/或最大厚度。平均最大直径、平均纤维长度、平均最大长度和平均最大厚度中的每个都是100个样品的算术平均值。用来形成本发明介电透镜的泡沫模制品的基础树脂优选包含含极性基团的聚合物，尤其是羧酸改性的热塑性共聚物，该共聚物含有含羧酸基团的共聚单体，这是因为膨胀珠的表观密度的均匀性被提高了。含羧酸基团的共聚单体可为例如酸酐如醋酸酐、丁二酸酐、马来酸酐或邻苯二甲酸酐，或羧酸如甲基丙烯酸、马来酸或丙烯酸。当泡沫模制品的基础树脂包含聚烯烃树脂时，羧酸改性的热塑性共聚物优选为羧酸改性的聚烯烃树脂。例如，当泡沫模制品的基础树脂包含聚丙烯树脂时，羧酸改性的热塑性共聚物优选为羧酸改性的聚丙烯，尤其优选马来酸酐改性的聚丙烯树脂。羧酸改性的聚丙烯树脂优选为接枝共聚物，该接枝共聚物具有优选0.5至15重量％，更优选1至8重量％的接枝共聚单体含量，这是因为提高了基础树脂与陶瓷间的亲和力。
羧酸改性的热塑性共聚物的量优选为至少0.15重量％，更优选0.15至1.5重量％，最优选0.2至1.0重量％，基于热塑性树脂、羧酸改性的热塑性共聚物和陶瓷的总重量。因为这种基础数珠与陶瓷之间具有提高的亲和力，从而由基础树脂形成的膨胀珠的表观密度是均匀的
羧酸改性的热塑性共聚物可通过以下方法结合到基础树脂中：捏合热塑性树脂、陶瓷和羧酸改性的热塑性共聚物，或捏合热塑性树脂、陶瓷和包含羧酸改性的热塑性共聚物和热塑性树脂的母料(master batch)。可供选择地，首先用羧酸改性的热塑性共聚物表面处理陶瓷，随后将表面处理过的陶瓷与热塑性树脂捏合。对所得的捏合混合物进行造粒。然后对该粒料(树脂粒子)进行发泡和膨胀，获得膨胀珠，随后对膨胀珠进行熔融粘结，获得泡沫模制品，该泡沫模制品包含分散在包含羧酸改性的热塑性共聚物的基础树脂泡沫中的陶瓷。
只要不有害地影响本发明期望的效果，也可向泡沫模制品中加入一种以上的添加剂。添加剂可为例如抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、阻燃剂、金属减活性剂、颜料、染料、成核剂和孔度调节剂(cell size adiustingagent)。合适的孔度调节剂的实例是硼酸锌、滑石、碳酸钙、硼砂、氢氧化铝和其它无机粉末。可通过将基础树脂和陶瓷连同添加剂一起捏合，从而将该添加剂结合到泡沫模制品中。对捏合的物质进行造粒，形成树脂粒子(粒料)，以上述方式由该树脂粒子制造泡沫模制品。
每个构成本发明的介电透镜的泡沫模制品的表观密度具有0.07g/cm3以下的标准偏差是重要的。当标准偏差(Sd)大于0.07g/cm3时，表观密度的变化大，以致于可能导致模制品的介电特性的变化，从而导致不能获得好的介电透镜。因此，表观密度的标准偏差(Sd)优选为0.05g/cm3，更优选0.03g/cm3以下，最优选0.02g/cm3以下。
通过使用特定膨胀珠(该膨胀珠具有0.5mg以下的重量标准偏差，并且该膨胀珠的表观密度具有0.1g/cm3以下的标准偏差)制备泡沫模制品，可获得0.07g/cm3以下的小表观密度的标准偏差(Sd)。这种膨胀珠可通过各种方法获得，包括例如制造具有重量差异小的树脂粒子的方法，以特定方式膨胀和发泡树脂粒子的方法、对膨胀珠分级的方法和结合上述方法中的两种或多种的方法。
重量差异小的树脂粒子可如下制造：例如在造粒方法的工艺中采用各种方法，在该造粒工艺中，将包含热塑性树脂和陶瓷的捏合混合物以线料(strand)的形式挤出，然后将该线料冷却并切成粒子。一种方法是提供导向装置(guide)，以防止该线料在切割前弯曲。其它方法包括调节切割机的旋转速度、调节切割机相对于该线料的角度、使用水下切割方法和/或使用合适的筛网例如旋转管式筛网分类该树脂粒子。
以特定方式膨胀和发泡树脂粒子的方法可为例如采用这样的分散法(将在后面详细描述)，其中从密闭容器中排出软化的树脂粒子在分散介质中的分散体，同时对密闭容器加压从而使密闭容器中的压力保持恒定；采用这样的分散法，其中从密闭容器中将分散体排出到加压气氛中；采用这样的分散法，其中从密闭容器中放出分散体，同时逐渐减小搅拌器的旋转速度，该搅拌器用来搅拌密闭容器中的分散体；和结合上述方法中的两种或多种的方法。
对膨胀珠分级方法可为例如将膨胀珠筛分成所需的粒度，或通过重力分离器(gravity separator)或风力分级器(air classifier)对膨胀珠分级。
为了达到0.07g/cm3以下的小表观密度标准偏差(Sd)，以在模腔内防止膨胀珠经受压缩力的方式模制膨胀珠，也是有效的。为了此目的，有利地不给膨胀珠赋予高的二次膨胀力(secondary expansion power)。也优选在将膨胀珠填充到模腔中的同时，减小施加到膨胀珠上的压力。当使膨胀珠经受高压缩力，而同时模制膨胀珠时，泡沫模制品的表面区域具有比内部区域更大的表观密度，这会导致泡沫模制品介电常数的变化。
通过测定每个任意选取的1000个膨胀珠的表观密度来确定膨胀珠的表观密度的标准偏差。由测量的结果计算标准偏差。如下测量表观密度：
1.将任意选取的1000个膨胀珠在23℃、50％相对湿度的气氛中静置48小时。测定1000个膨胀珠中每个的重量(W1)，精确到小数点后第二位。
2.使用比重计，测定乙醇(纯度：99％以上)的比重(ρ1)，精确到小数点后第三位。
3.准备如图5(a)和5(b)中所示的密度测定系统。该系统包括微量天平11和包含上述乙醇的容器12。
4.将每个膨胀珠(如13所表示的)浸入乙醇以测定被浸入的珠的重量(W2)，精确到小数点后第二位。重量W2是作用于膨胀珠上的重力和浮力之差。
5.使用如下公式计算膨胀珠的比重(ρ0)：
                   ρ0＝W1/{(W1-W2)/ρ1}
6.使用如下公式计算膨胀珠的表观密度(g/cm3)：
                    表观密度＝ρ×ρ0
其中ρ是纯水的密度(即1g/cm3)。
通过测定每个任意选取的1000个膨胀珠的重量(mg)，精确到小数点后第三位，来确定膨胀珠的重量的标准偏差，该膨胀珠已经在23℃、50％相对湿度的气氛中静置了48小时。
如下测量泡沫模制品的表观密度的标准偏差(Sd)。从泡沫模制品，在如图6(a)所示的位置[1]至[15]切出15个长方体样本，每样本的长度为16mm、宽度为10mm，以及厚度为8mm。位置[1]至[3]以约120度的角按相等角度间隔，位置[1]至[3]中的每个位置接近于泡沫模制品的顶部，并离泡沫模制品的顶部不大于5cm。位置[2]至[5]以相等角度彼此间隔，并且每个位置与包括泡沫模制品环形边的平面间隔约20度的角(如图6(b)中θ所示)。位置[7]至[10]和位置[12]至[15]也类似于位置[2]至[5]布置。各切割样品的厚度方向上的轴与半球形泡沫模制品的径向方向平行或接近平行。当泡沫模制品的厚度太小而不能切出8mm厚度的样品时，进行切割使样品的厚度尽可能地大。测定15个样品中每个的表观密度。由测量的结果计算表观密度的标准偏差(Sd)。通过测定样品的重量(精确到小数点后第二位)和用电测径规测定样品的尺寸(精确到小数点后第二位)来确定表观密度。由测量的尺寸计算样品的体积。通过用样品的重量除以其体积得到表观密度。
如本说明书和附加权利要求所用的，术语“标准偏差”定义为方差的平方根。
优选的是，邻近中心层外表面的区域或接近每个圆顶状层(最外圆顶状层除外)的外表面和内表面区域，具有的空隙数V与膨胀珠数N之比(V/N)为0.2至1.0，更优选0.3至1.0，最优选0.4至1.0，这是因为需要防止泡沫模制品的表面区域的表观密度增加，同时保证膨胀珠之间令人满意的熔融粘结。空隙是相邻的膨胀珠之间形成的缝隙。如下测量邻近中心层外表面的区域或邻近每层圆顶状层(最外圆顶状层除外)的外表面和内表面的区域的空隙数V和膨胀珠数N。从中心层的半球形表面或从圆顶状层的外表面和内表面的泡沫模制品上切割约500μm厚的表面区域。计算暴露出的切割表面上方形区域(5cm×5cm)中存在的空隙数V和膨胀珠数N。在方形区域的边界上存在的空隙和膨胀珠也分别被包含在数目V和N中。优选的是，具有0.3至2.5mm2面积的空隙占空隙数V的至少75％。
泡沫模制品具有0.2至10的V/N之比的事实，意味着其表面不必要求是光滑的。更正确地，期望泡沫模制品的表面在邻近的膨胀珠之间具有空隙。通常，出于外观的原因，期望泡沫模制品具有光滑的表面。因此通常以将膨胀珠压向模具的光滑内表面的这种方式进行模制操作，从而光滑度被印到泡沫模制品上。但是在这种情况下，泡沫模制品的表面区域具有比其内侧区域更高的密度，这导致泡沫模制品内的介电常数的变化。在本发明中，优选进行模制，从而防止膨胀珠以高的接触压力与模具的内表面接触，同时保证膨胀珠之间的熔融粘结。尤其是，优选向模具中充入蒸汽，同时保持其压力低于膨胀珠的二次膨胀力。可通过在模具的内壁安装表面压力测定装置原位测定膨胀珠的二次膨胀力。
最外圆顶状层的V/N比对其介电常数的变化影响很小，并且该比可为0至1.0的范围。
出于令人满意的介电性能、容易获得期望的介电常数分布、和重量轻和令人满意的机械强度的可行性，本发明的介电透镜优选具有0.03至1.2g/cm3，更优选为0.05至1.0g/cm3，最优选为0.1至0.8g/cm3的总表观密度。根据JIS K7222-1999测定介电透镜的总表观密度。由介电透镜的外部尺寸的测定结果，来计算其体积。
构成本发明介电透镜的半球形中心层和半球形圆顶状层是含陶瓷的膨胀珠的泡沫模制品，该膨胀珠由作为基础树脂的热塑性树脂形成。前面描述的热塑性树脂优选为非交联的树脂例如非交联的聚丙烯树脂或非交联的线型低密度聚乙烯树脂。但是，热塑性树脂可为交联的树脂。例如交联的低密度聚乙烯树脂可被合适地用于本发明的目的。
当聚丙烯树脂用作膨胀珠的基础树脂时，出于尺寸稳定性好和表观密度变化小的原因，优选的是，由聚丙烯树脂获得的泡沫模制品在其DSC曲线中除了显示出固有吸热峰(intrinsic endothermic peak)之外，还显示出高温吸热峰(high temperature endothermic peak)，该固有吸热峰位于高温峰的较低温度侧，以及高温峰的热值(ΔHhJ/g)是全部吸热峰的热值(ΔHtJ/g)的2至35％。高温峰基于全部吸热峰的热值百分比(ΔHh/ΔHt×100)更优选为5至35％，最优选为10至30％。全部吸热峰(ΔHh)的热值是高温峰和固有峰的热值之和。
通过控制用来生产泡沫模制品的膨胀珠的热值可调节泡沫模制品的高温峰的热值(caloritic value)。可通过如下方法制造提供具有高温峰的DSC曲线的膨胀聚丙烯树脂珠：例如加热包含聚丙烯树脂粒子(粒料)的分散体至高于聚丙烯树脂的熔点(Tm)但不超过其熔融完成温度(Te)的温度一段时间，足以增加高温峰的热值。当在膨胀温度的合适范围中的高温下进行膨胀时，可减小膨胀珠的高温峰的热值。膨胀珠的高温峰的热值和全部吸热峰(wholeendothermic peaks)的热值几乎等于由膨胀珠获得的泡沫模制品。
膨胀珠和泡沫模制品的高温峰的热值是吸热量，并对应于图3中所示的第一DSC曲线的吸热峰(高温峰)“b”的面积，该吸热峰“b”存在于吸热峰(固有峰)“a”的更高温度侧。这些峰是通过差式扫描量热分析获得的，在该分析中，以10℃/分钟的加热速度将由膨胀珠或泡沫模制品获得的2至4mg样品从室温(15至40℃)加热至220℃。更具体地，可如下测定热值。在图3所示的DSC曲线中，画出直线(α-β)，该直线在膨胀珠80℃时曲线上的点α和熔融完成温度T时曲线上的β点之间延伸。熔融完成温度T是高温峰“b”与基线BL相交的切点(intersection)β的温度。接着，在固有峰“a”和高温峰“b”之间画出平行于纵坐标并经过在谷底的曲线中点γ的线。此线在点δ与线(α-β)相交。高温峰“b”的面积是由高温峰“b”的曲线、线(δ-β)和线(γ-δ)所限定的面积(图3中的阴影部分)，并且该面积对应于高温峰“b”的热值(吸热量)。高温峰和固有峰的总热值对应于由线(α-β)和DSC曲线限定的总面积。
泡沫模制品高温峰“b”通常出现在(T1+5℃)至(T1+30℃)的范围的温度，更一般地出现在(T1+8℃)至(T1+25℃)的范围，其中T1为固有峰“a”的温度。
如此处所用的，术语“聚丙烯树脂的熔点”意图指由DSC分析测定的熔点，在该分析中，以10℃/分钟的速度将样品树脂从室温(15至40℃)加热至220℃。然后立即以10℃/min的速度将样品冷却至约40℃(40至50℃)，以10℃/min的速度加热至220℃，对DSC曲线再次测量，获得如图4中所示的第二DSC曲线。如图4所示，第二DSC曲线中的吸热峰的温度Tm表示该熔点。当在第二DSC曲线中观察到多个吸热峰时，熔点Tm是在那些峰中具有最大面积的峰的峰温度。但是，当有多个峰，并且第二最大峰具有不小于最大峰的60％的面积时，那么熔点就是最大和第二最大峰的温度的算术平均值。聚丙烯树脂的熔融完成温度是第二DSC曲线中高温峰与基线BL相交的切点β的温度Te。
出于尺寸稳定性好和均匀介电常数的原因，优选的是，构成本发明的介电透镜的每个泡沫模制品在其每mm2横截面上具有20至1000的平均孔数(average cell number)，5至200μm的平均孔直径(average cell diameter)。泡沫模制品的平均孔数和平均孔直径几乎等于用于生产该泡沫模制品的膨胀珠的平均孔数和平均孔直径。因此，通过控制膨胀珠的平均孔数和平均孔直径可控制泡沫模制品的平均孔数和平均孔直径。具有以上指定的平均孔数和平均孔直径的膨胀珠显示出合适的二次膨胀性质(secondary expansionproperty)和好的熔融粘结性质。
通过控制陶瓷的量和进行树脂粒子(粒料)的膨胀和发泡的条件例如压力和温度，可控制膨胀珠的平均孔数和平均孔直径。更具体地，当通过这样的分散法生产膨胀珠(其中，将密闭容器中所包含的并且保持在高温和高压下的树脂粒子在分散介质中的分散体从密闭容器的出口排出至较低的压力气氛中)时，连接孔口(orifice)与所述出口以提供大的压力梯度，这能够减小平均孔直径以及增加平均孔数。当在高温加热所述出口以高温进行膨胀时，平均孔直径增加和平均孔数减小。
如下测量此处所用的泡沫模制品的平均孔数和平均孔直径。任意切割样品泡沫模制品，并观察横截面上任意所选的正方形区域(10mm×10mm)，以计算孔数。用计算出来的数值除以面积(100mm2)获得平均孔数。在计算孔数时，计算出来的数值中不包括正方形的上边和右边上存在的那些孔，而正方形的下边和左边上存在的那些孔包括在计算出来的数值中。对横截面上正方形区域中每孔的直径(横截面上的孔中两点之间的最大距离)也进行了测量。平均孔直径是孔直径的算术平均值。用于制造泡沫模制品的膨胀珠优选为球形、近似球形、椭圆体形、柱形或近似柱形(near columnar)，这是因为这种膨胀珠能够被均匀地填充到模腔中，而这导致获得的泡沫模制品具有均匀的表观密度。
出于使泡沫模制品表观密度的变化最小化的原因，膨胀珠的平均最大长度通常为0.5至10mm，优选为0.8至5.0mm，更优选为1.0至3.0mm。膨胀珠的平均最大长度是使用测径规所测定的任意所选50个膨胀珠的最大长度的算术平均值。球形膨胀珠的最大长度是其直径。在柱形膨胀珠的情况下，如下确定最大长度。选择柱形膨胀珠的轴向为Z轴。确定Z轴方向上膨胀珠的最大尺寸。此外，确定X轴方向上膨胀珠的最大尺寸和Y轴方向上膨胀珠的最大尺寸。最大长度是X-、Y-和Z-轴上的三个最大尺寸的最大值。
当膨胀珠为球形时，其平均最大长度优选为0.8至5.0mm，更优选为1.0至3.0mm。当膨胀珠为柱形时，其Z轴上最大长度的平均值(L)和X或Y轴上最大长度的平均值(D)各自在0.8至5.0mm的范围内，优选在1.0至3.0mm的范围内。在这种情况下，长径比L/D优选为0.8至1.2。
可在造粒步骤过程中控制柱形膨胀珠的最大长度的平均值(L)和最大长度的平均值(D)，在造粒步骤中，以线料的形式挤出基础树脂以及任选的陶瓷的捏合物质，并且将该线料切割，获得树脂粒子(粒料)。通过控制该线料的直径和切割长度，即控制粒料的形状，可以控制膨胀珠的长度L和长径比L/D。使用球形树脂粒子可制造球形膨胀珠。例如，通过在温水中切割线料，可制造球形树脂粒子。出于高机械强度和低表观密度变化的原因，构成本发明的介电透镜的泡沫模制品的开孔量(open cell content)(根据ASTMD2856-70，步骤C)优选为40％以下，更优选为30％以下，最优选为20％以下。
下面将描述本发明的介电透镜的制造方法。介电透镜包括半球形中心层和多个半球形圆顶状层。每个中心层和圆顶状层都是通过用蒸汽加热填充在模具中的膨胀珠而获得的泡沫模制品。可由发泡和膨胀树脂粒子制备该膨胀珠。以下将更加详细地描述树脂粒子、膨胀珠和泡沫模制品的制造。
树脂粒子可通过向挤出机进料基础树脂例如聚丙烯树脂、陶瓷，以及如果需要的话，一种或多种添加剂例如包含极性基团的热塑性树脂(例如马来酸酐改性的聚丙烯)来制备。当将要制造的泡沫模制品是不含陶瓷时，不将陶瓷进料到挤出机。然后在挤出机中加热、熔融和捏合该进料，此后将它以线料的形式挤出通过冲模。冷却该线料并将它切割，获得树脂粒子(粒料)。
然后通过任何合适的方法优选通过分散法发泡和膨胀树脂粒子，在该分散法中，在密闭容器中将树脂粒子分散于合适的分散介质例如含水介质中。在发泡剂的存在下加热容器中的分散体，以用发泡剂浸渍树脂粒子。然后在足以使树脂粒子发泡和膨胀的温度，使分散体从容器中排出到较低压力区域中。
为了防止树脂粒子的熔融粘结，优选将分散剂加入到分散介质中，该分散剂可为有机粉末或无机粉末。尤其合适的是使用无机材料(例如天然或合成的粘土矿物(高岭土、云母或粘土)、氧化铝、钛氧化物、碱式碳酸镁、碱式碳酸锌、碳酸钙或氧化铁)的微细粒子。这些无机材料可单独使用或者以其两种或多种组合形式使用，用量为0.001至5重量份/100重量份树脂粒子。
考虑发泡剂的种类、膨胀温度和将要制造的膨胀珠的表观密度，合适地选择发泡剂的量。当氮气用作发泡剂，水用作分散介质时，氮气的用量为使得即将排出分散体之前密闭容器内的压力(即，密闭容器的上层空间的压力)在0.6至6MPaG的范围内。当将要制造的膨胀珠的表观密度低时，优选使得容器上层空间内的压力较高。当将要制造的膨胀珠的表观密度高时，优选使得容器上层空间内的压力较低。
用于分散法中的发泡剂可为有机物理发泡剂或无机物理发泡剂。有机物理发泡剂的例子包括脂肪烃例如丙烷、丁烷、戊烷、己烷和庚烷；以及脂环烃例如环丁烷和环己烷。无机物理发泡剂的粒子包括空气、氮气、二氧化碳、氧气、氩气和水。这些有机和无机发泡剂可单独使用或以它们的两种或多种的混合物形式使用。尤其合适使用的是，由选自氮气、氧气、二氧化碳和水中的一种或多种无机物理发泡剂作为主要成分构成的发泡剂。出于膨胀珠表观密度的稳定性(均匀性)、成本低和没有环境问题的原因，优选使用空气、二氧化碳或水。水例如离子交换水，用作用于分散其内的树脂粒子的分散介质，其本身也可用作发泡剂。
优选的是，由分散法获得到膨胀珠，在其DSC曲线中除了显示出固有吸热峰之外，优选还显示出高温吸热峰，该固有吸热峰位于高温峰的较低温度侧，以及高温峰的热值(ΔHh J/g)是全部吸热峰的热值(ΔHtJ/g)的2至35％，这是因为需要由膨胀珠获得的泡沫模制品的良好尺寸稳定性和表观密度的变化小。由于通过改变膨胀温度能够改变高温峰的热值，所以可通过选择合适的膨胀温度获得这种膨胀珠。然后模制这样获得的膨胀珠，获得泡沫模制品。可通过间歇式模制方法(在该方法中，将膨胀珠(如果必要的话，将该膨胀珠的内压增加至约0.3MPaG之后)填充入模腔)合适地获得该泡沫模制品。在关闭该模具之后，向该模具中充入饱和蒸汽以加热该珠、使其膨胀和熔融粘结在一起。然后冷却并打开模具以从模具中取出泡沫模制品。
如果需要的话，在进行模制之前，可用加压气体处理膨胀珠，以将其内部压力增加至0.1至0.6MPaG。然后用蒸汽或热空气加热处理的珠，从而进一步减小膨胀珠的表观密度。当期望增加膨胀珠的内部压力时，容许膨胀珠处于密闭容器中，向该容器中充入加压的气体一段合适的时间从而使加压的气体渗入单元中。可将任何气体用于该增压处理，只要它在处理膨胀珠的条件下时是气体的形式。该气体可合适地为包含无机气体作为主要组分的气体。无机气体的粒子包括氮气、氧气、空气、二氧化碳和氩气。因为成本低和没有环境问题的原因，合适地使用氮气或空气。
构成本发明的介电透镜的泡沫模制品的各自具有0.07g/cm3以下的表观密度的标准偏差(Sd)。为了获得这种泡沫模制品，优选使用这种膨胀珠，其重量的标准偏差为0.5mg以下，更优选为0.2mg以下，其表观密度的标准偏差为0.1g/cm3以下，更优选为0.03g/cm3以下(条件是用于形成每层的膨胀珠各自具有相同的重量百分比含量的陶瓷)。通过使用多组的膨胀珠，每组都具有上述重量和表观密度的标准偏差，能够获得各自具有均匀表观密度的一系列泡沫模制品。然而，可以使泡沫模制品之间的每单位体积的表观密度和陶瓷含量的差异如期望地小。
可通过以下方法合适地制备每单位体积具有不同重量的陶瓷的一系列泡沫模制品。首先，提供含陶瓷的树脂粒子，各树脂粒子具有相同重量百分比含量的陶瓷。将树脂粒子分成P组，以不同的膨胀比发泡和膨胀每组的树脂粒子，从而获得P组具有不同表观密度的膨胀珠。然后，从P组膨胀珠中选择Q组(1≤Q≤P)膨胀珠，并使Q组膨胀珠经受表观密度调节处理，获得R组(R≥1)处理过的膨胀珠，从而总共获得(P-Q+R)组表观密度不同的处理过的和未处理的膨胀珠，其重量的标准偏差为0.5mg以下，表观密度的标准偏差为0.1g/cm3以下。然后，在具有不同尺寸模腔的不同模具中模制(P-Q+R)组膨胀珠，获得(P-Q+R)个模制品，其每单位体积具有不同重量的陶瓷。
当使用两组或多组含陶瓷的树脂粒子(相同组的每个树脂粒子具有相同的重量百分比含量的陶瓷，但是不同组的树脂粒子具有不同重量百分比含量的陶瓷)进行以上方法时，可以生产大量的层。因此，上述方法容许制备具有至少5层，优选5至41层，更优选8至21层的介电透镜，其中介电常数从2减小到1，最高的介电常数为最内的半球形中心层，该介电透镜能够接近完美的Luneberg透镜。
以下实施例将进一步说明本发明。份数和百分比是基于重量的。虽然以下实施例具体描述了聚丙烯树脂膨胀珠的模制品形式的介电透镜，但是能够使用由其它基础树脂(例如前述的那些，而不使用聚丙烯树脂)制成的膨胀珠模制品，来获得本发明的目的。因此，应该认为以下实施例的所有方面都是说明性的，而不是限制性的。
实施例1
如表3所示制造了具有800mm直径和由13层构成的介电透镜。在表3中，“层数”是指包括中心层和圆顶状层在内的层的总数。
应该基于以上描述的理论公式(1)调节介电透镜的每层的介电常数εr。因此，调节每层的膨胀珠的模制品的陶瓷物质含量和表观密度。为了达到高精度地调节表观密度的目的，制备了两种树脂粒子(树脂粒子1-1和1-2)，并且通过分散法在各种条件下使其发泡和膨胀，获得7种膨胀珠(膨胀珠1-1至1-7)。对膨胀珠分级，获得13种具有变化的表观密度的膨胀珠，其用于制造介电透镜的13层。以下是制备树脂粒子、制备膨胀珠和制备膨胀珠的模制品的详细描述。
制备树脂粒子：
以表4中所示之比例混合表1中所示的树脂(树脂1和树脂2)和表2中所示的陶瓷(Cer1)。用双轴挤出机(two-axis extruder)捏合各共混物，并且对其进行挤出和造粒，获得柱形粒子形式的树脂粒子1-1和1-2。树脂粒子1-1和1-2中马来酸酐含量如表4所示。
表1
树脂 种类 商标名 马来酸酐含量(wt％)
树脂1 丙烯-乙烯共聚物 Japan Polypro Corporation的EG4A  -
树脂2 马来酸酐改性的丙烯-乙烯共聚物 Toyo Kasei Kogyo Co.，Ltd.的H3000P 6.2
树脂3 马来酸酐改性的丙烯-乙烯共聚物 Toyo Kasei Kogyo Co.，Ltd.的H3000P(树脂2和3的批号不同。) 5.1
表2
陶瓷 种类 形状 尺寸
Cer 1 钛酸钙 纤维 平均最大直径：0.3μm，平均长度：3μm
Cer 2 钛氧化物 球形 平均直径：0.21μm
表3
实施例 直径(mm) 层数
实施例1  800  13
实施例2  370  8
实施例3  450  8
实施例4  800  13
实施例5  370  8
实施例6  800  13
实施例7  370  8
对比例1  370  8
对比例2  800  13
表4
树脂粒子     陶瓷     聚丙烯树脂量(wt％) 马来酸酐含量(wt％)
    种类   量(wt％)
    1-1     Cer 1     50   树脂1/树脂2＝45/5     0.31
    1-2     Cer 1     30   树脂1/树脂2＝65/5     0.31
膨胀珠的制备：
将树脂粒子1-1和1-2各自以100份的量填充至高压釜中，并与1.0份氧化铝(防粘剂)和0.01份十二烷基苯磺酸酯一起分散于300份水中，获得分散体。
在关闭高压釜之后，一边搅拌，一边将该分散体加热至比如表5-1所示的膨胀温度低5℃的温度。在保持该分散体在此温度时，将表5-1中所示的发泡剂引入高压釜。然后将该分散体在此温度下保持15分钟。此后，将温度升高到如表5-1所示的膨胀温度，并且将分散体在该温度下再保持15分钟。在此步骤中高压釜的内压作为膨胀压力(expansion pressure)如表5-1中所示。此后，当将高压釜内含物保持在该膨胀温度时，打开高压釜的一端，以将该分散体排出到大气中，获得膨胀珠(膨胀珠1-1至1-7)。进行排放，同时进料相同的发泡剂，从而使高压釜内的压力保持在膨胀压力。
对通过分散法这样获得的膨胀珠测定其高温峰的热值(ΔHh)、全部吸热峰的热值(ΔHt)、高温峰基于全部吸热峰的热值百分比(ΔHh/ΔHt×100)、每mm2横截面上的平均孔数、横截面中的平均孔直径、形状、平均最大直径(D)和平均最大高度(L)。结果概括于表5-2中。
表5-1
膨胀珠 树脂粒子     膨胀条件
    发泡剂 膨胀温度(℃) 膨胀压力(MPaG)
    1-1     1-1     空气     149.0     2.2
    1-2     1-1     空气     149.0     2.7
    1-3     1-1     空气     149.0     2.9
    1-4     1-1     CO2     145.5     2.2
    1-5     1-1     CO2     145.5     2.4
    1-6     1-2     空气     149.5     2.8
    1-7     1-2     空气     149.5     3.4
表5-2
膨胀珠 ΔHh(J/g) ΔHt(J/g) ΔHh/ΔHt×100(％) 每mm2的平均孔数 平均孔直径(μm) 形状 平均最大直径D(mm) 平均最大长度L(mm) L/D
 1-1  7.6  35.8  21.2  240  100 近似柱形 2.3  2.4  1.06
 1-2  7.9  36.1  21.9  220  100 近似柱形 2.4  2.4  1.00
 1-3  6.9  35.7  19.3  220  80 近似柱形 2.5  2.5  1.02
 1-4  8.1  36.6  22.1  240  70 近似柱形 2.6  2.7  1.04
 1-5  7.6  36.1  21.1  240  70 近似柱形 2.7  3.0  1.11
 1-6  9.8  48.3  20.3  420  50 近似柱形 2.8  2.4  0.87
 1-7  11.1  47.8  23.2  200  80 近似柱形 3.0  2.8  0.94
用重力分离器将膨胀珠1-1至1-7分级成13种膨胀珠，用于制造介电透镜的13层。测定每种膨胀珠的表观密度、表观密度的标准偏差和重量的标准偏差。结果概括于表6中。
如下测定此处所用的“膨胀珠的表观密度”。使至少1,000个膨胀珠(重量：W1)在23℃、相对湿度为50％的1大气压的空气中静置48小时，然后在23℃用金属网将其浸入包含在量筒中的乙醇中。由乙醇的液位的升高，可确定确定膨胀珠的表观体积(V1)。通过用膨胀珠的重量W1(g)除以其体积V1(cm3)获得表观密度(g/cm3)(密度＝W1/V1)。但是，由如上所述的单个珠的表观密度的测定结果计算表观密度的标准偏差。
制备膨胀珠的模制品：
将13种膨胀珠的每种置于内压如表6所示的增压槽(pressurized tank)中48小时，从而膨胀珠的内压与该槽的内压相同。将内压增加的13种膨胀珠填充入各自的模具中，向该模具中充入具有如表6所示的压力的蒸汽，用于使膨胀珠熔融粘结在一起。然后冷却模具，获得13个膨胀珠模制品。模制品之一是用作介电透镜的最内第1层(中心层)的半球形层，而其它模制品是用作中间第2至第12层和最外第13层的半球形圆顶状层。
在60℃和大气压下使每个模制品老化24小时，然后使它们在23℃和大气压中静置48小时。此后，测量每个模制品的内径、外径、每单位体积的陶瓷含量、每单位重量的陶瓷含量、表观密度、表观密度的标准偏差、表面区域的空隙数(V)、0.3至2.5mm2比表面积(specific area)的空隙数和该表面区域中的膨胀珠数(N)。在此和继此之后的实施例和对比例中，当圆顶状层的外表面和内表面具有不同的V/N值时，在表中示出较小的值。结果概括于表6中。发现第1至第13层的每层都具有20％以下的开孔量。然后通过以从第1至第13层的顺序将它们相互装配来整合第1至第13层，以形成13层的半球形透镜，其具有0.17g/cm3的总表观密度。
表6
层 第1层 第2层 第3层 第4层 第5层 第6层 第7层 第8层 第9层   第10层   第11层   第12层   第13层
  膨胀珠   种类   1-1   1-1   1-2   1-2   1-2   1-2   1-3   1-3   1-4   1-4   1-5   1-6   1-7
  表观密度(g/cm3)   0.450   0.394   0.368   0.360   0.343   0.312   0.299   0.273   0.236   0.227   0.200   0.214   0.166
  表观密度的标准偏差(g/cm3)   0.027   0.027   0.032   0.024   0.022   0.029   0.018   0.021   0.027   0.012   0.015   0.012   0.018
  重量标准偏差(mg)   0.13   0.13   0.10   0.11   0.09   0.13   0.16   0.12   0.12   0.11   0.13   0.07   0.09
  模制条件   槽的内压(MPaG)   0.20   0.20   0.20   0.20   0.20   0.20   0.20   0.20   0.20   0.20   0.18   0.18   0.20
  蒸汽压力(MPaG)   0.27   0.26   0.24   0.25   0.25   0.24   0.24   0.23   0.24   0.23   0.22   0.21   0.23
  膨胀珠的模制品   内径(mm)   -   199.0   249.2   299.0   348.6   398.8   448.6   499.4   549.6   598.6   648.0   696.6   746.0
  外径(mm)   199.0   248.8   299.0   348.6   398.2   448.6   497.8   548.2   597.8   647.2   696.2   745.2   793.8
  马来酸酐含量(wt％)   0.31   0.31   0.31   0.31   0.31   0.31   0.31   0.31   0.31   0.31   0.31   0.31   0.31
  陶瓷类型   Cer 1   Cer 1   Cer 1   Cer 1   Cer 1   Cer 1   Cer 1   Cer 1   Cer   Cer 1   Cer 1   Cer 1   Cer1
  陶瓷含量(g/cm3)   0.152   0.146   0.141   0.136   0.130   0.122   0.113   0.104   0.093   0.082   0.068   0.044   0.032
  陶瓷含量(wt％)   50   50   50   50   50   50   50   50   50   50   50   30   30
  表观密度(g/cm3)   0.304   0.291   0.281   0272   0.259   0.243   0.226   0.207   0.186   0.163   0.135   0.148   0.107
  表观密度的标准偏差(g/cm3)   0.002   0.002   0.000   0.006   0.004   0.003   0.001   0.000   0.000   0.000   0.001   0.002   0.000
  空隙数V   310   288   336   286   226   271   306   179   287   153   241   205   135
  比表面积的空隙数   265   253   316   261   208   252   261   160   270   138   214   199   130
  膨胀珠数N   431   443   415   403   410   398   397   381   383   348   354   373   301
  V/N   0.72   0.65   0.81   0.71   0.55   0.68   0.77   0.47   0.75   0.44   0.68   0.55   0.45
实施例2
如表3所示制造了具有370mm直径和由8层构成的介电透镜。制备了两种树脂粒子(树脂粒子2-1和2-2)，并且通过分散法在各种条件下使其发泡和膨胀，获得6种膨胀珠(膨胀珠2-1至2-6)。对膨胀珠分级，获得8种具有变化的表观密度的膨胀珠，其用于制造介电透镜的8层。以下是详细的步骤。
制备树脂粒子：
以表7中所示之比例混合表1中所示的树脂(树脂1和树脂3)和表2中所示的陶瓷(Cer 2)。用双轴挤出机(two-axis extruder)捏合各共混物，并且对其进行挤出和造粒，获得柱形粒子形式的树脂粒子2-1和2-2。树脂粒子2-1和2-2的马来酸酐含量如表7所示。
表7
  树脂粒子   陶瓷   聚丙烯树脂量(wt％)   马来酸酐含量(wt％)
  种类   量(wt％)
  2-1   Cer 2   60   树脂1/树脂3＝35/5   0.26
  2-2   Cer 2   20   树脂1/树脂3＝75/5   0.26
膨胀珠的制备：
以与实施例1中所述相同的方式发泡和膨胀树脂粒子2-1和2-2，所不同的是膨胀温度和压力如表8-1所示。这样获得的膨胀珠(膨胀珠2-1至2-6)具有如表8-2中所概括的性质。
表8-1
  膨胀珠   树脂粒子   膨胀条件
  发泡剂   膨胀温度(℃)   膨胀压力(MPaG)
  2-1   2-1   空气   149.0   2.6
  2-2   2-1   空气   149.0   2.8
  2-3   2-1   空气   149.0   3.0
  2-4   2-1   空气   149.0   3.5
  2-5   2-1   CO2   146.0   3.3
  2-6   2-2   CO2   144.5   3.4
表8-2
  膨胀珠  ΔHh(J/g)  ΔHt(J/g)   ΔHh/ΔHt×100(％)   每mm2的平均孔数   平均孔直径(μm)   形状   平均最大直径D(mm)   平均最大长度L(mm)   L/D
  2-1   5.6   27.1   20.7   550   40   近似柱形   2.1   2.2   1.04
  2-2   6.0   27.3   22.0   260   70   近似柱形   2.3   2.4   1.04
  2-3   5.7   26.9   21.2   380   40   近似柱形   2.5   2.5   1.01
  2-4   5.3   26.4   20.1   270   60   近似柱形   2.8   2.7   0.95
  2-5   5.3   24.9   21.3   410   40   近似柱形   3.3   3.2   0.97
  2-6   12.7   55.3   23.0   100   120   近似柱形   3.6   3.4   1.06
用重力分离器将膨胀珠2-1至2-6分级成8种膨胀珠，用于制造介电透镜的8层。测定每种膨胀珠的表观密度、表观密度的标准偏差和重量的标准偏差，结果概括于表9中。
制备膨胀珠的模制品：
将8种膨胀珠的每种置于内压如表9所示的增压槽中48小时，从而膨胀珠的内压与该槽的内压相同。将内压增加的8种膨胀珠填充入各自的模具中，向该模具中充入具有如表9所示的压力的蒸汽，用于使膨胀珠熔融粘结在一起。然后冷却模具，获得8个膨胀珠模制品。模制品之一是用作介电透镜的最内第1层(中心层)的半球形层，而其它模制品是用作中间第2至第7层和最外第8层的半球形圆顶状层。
在60℃和大气压下使每个模制品老化24小时，然后使它们在23℃和大气压中静置48小时。此后，测量每个模制品的内径、外径、每单位体积的陶瓷含量、每单位重量的陶瓷含量、表观密度、表观密度的标准偏差、表面区域的空隙数(V)、0.3至2.5mm2比表面积的空隙数和该表面区域中的膨胀珠数(N)。结果概括于表9中。发现第1至第8层的每层都具有20％以下的开孔量。然后通过以从第1至第8层的顺序将它们相互装配来整合第1至第8层，以形成8层的半球形透镜，其具有0.20g/cm3的总表观密度。
表9
  层   第1层   第2层   第3层   第4层   第5层   第6层   第7层   第8层
  膨长珠   种类   2-1   2-1   2-2   2-2   2-3   2-4   2-5   2-6
  表观密度(g/cm3)   0.717   0.612   0.562   0.523   0.437   0.336   0.211   0.095
  表观密度的标准偏差(g/cm3)   0.062   0.066   0.059   0.034   0.052   0.026   0.036   0.009
  重量标准偏差(mg)   0.14   0.11   0.11   0.13   0.10   0.10   0.13   0.08
  模制条件   槽的内压(MPaG)   0.25   0.25   0.25   0.25   0.25   0.25   0.20   0.20
  蒸汽压力(MPaG)   0.31   0.28   0.26   0.26   0.25   0.25   0.25   0.21
  膨胀珠的模制品   内径(mm)   -   97.8   143.6   179.8   217.0   259.6   301.0   337.0
  外径(mm)   97.6   143.4   179.2   217.0   258.8   300.8   335.6   367.4
  马来酸酐含量(wt％)   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26
  陶瓷类型   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Ccr 2
  陶瓷含量(g/cm3)   0.266   0.240   0.220   0.200   0.170   0.130   0.080   0.012
  陶瓷含量(wt％)   60   60   60   60   60   60   60   20
表观密度(g/cm3) 0.444  0.400  0.367  0.333  0.284  0.217  0.134  0.060
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.004  0.006  0.000  0.002  0.017  0.007  0.001  0.000
空隙数V 372  318  407  252  153  248  180  172
比表面积的空隙数 339  295  370  244  144  238  160  160
膨胀珠数N 506  483  452  440  403  371  308  212
 V/N 0.74  0.66  0.90  0.57  0.38  0.67  0.58  0.81
实施例3
如表3所示制造了具有450mm直径和由8层构成的介电透镜。将如实施例2中所用具有变化的表观密度的相同的8种膨胀珠，用于制造实施例3中的介电透镜的8层。
制备膨胀珠的模制品：
将8种膨胀珠的每种置于内压如表10所示的增压槽中48小时，从而膨胀珠的内压与该槽的内压相同。将内压增加的8种膨胀珠填充入各自的模具中，向该模具中充入具有如表10所示的压力的蒸汽，用于使膨胀珠熔融粘结在一起。然后冷却模具，获得8个膨胀珠模制品。模制品之一是用作介电透镜的最内第1层(中心层)的半球形层，而其它模制品是用作中间第2至第7层和最外第8层的半球形圆顶状层。
在60℃和大气压下使每个模制品老化24小时，然后使它们在23℃和大气压中静置48小时。此后，测量每个模制品的内径、外径、每单位体积的陶瓷含量、每单位重量的陶瓷含量、表观密度、表观密度的标准偏差、表面区域的空隙数(V)、0.3至2.5mm2比表面积的空隙数和该表面区域中的膨胀珠数(N)。结果概括于表10中。发现第1至第8层的每层都具有20％以下的开孔量。然后通过以从第1至第8层的顺序将它们相互装配来整合第1至第8层，以形成8层的半球形透镜，其具有0.20g/cm3的总表观密度。
表10
层 第1层 第2层 第3层 第4层 第5层 第6层 第7层 第8层
膨胀珠 种类 2-1  2-1  2-2  2-2  2-3  2-4  2-5  2-6
表观密度(g/cm3) 0.717  0.612  0.562  0.523  0.437  0.36  0.211  0.095
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.062  0.066  0.059  0.034  0.052  0.026  0.036  0.009
重量标准偏差(mg) 0.14  0.11  0.11  0.13  0.10  0.10  0.13  0.08
模制条件 槽的内压(MPaG) 0.25  0.25  0.25  0.25  0.25  0.25  0.20  0.20
蒸汽压力(MPaG) 0.32  0.28  0.26  0.26  0.26  0.25  0.25  0.22
膨胀珠的模制品 内径(mm) -  120.0  173.8  219.8  265.8  315.8  366.6  410.6
外径(mm) 11 9.4  173.0  219.2  264.8  315.0  366.4  410.0  447.0
马来酸酐含量(wt％) 0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26
陶瓷类型 Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2
陶瓷含量(g/cm3) 0.267  0.239  0.220  0.200  0.172  0.130  0.081  0.012
陶瓷含量(wt％) 60  60  60  60  60  60  60  20
表观密度(g/cm3) 0.445  0.398  0.367  0.334  0.287  0.217  0.135  0.062
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.004  0.006  0.001  0.000  0.001  0.000  0.002  0.000
空隙数V 392  353  233  191  295  193  128  49
比表面积的空隙数 349  328  219  185  262  181  125  47
膨胀珠数N 485  491  432  435  399  350  321  197
V/N 0.81  0.72  0.54  0.44  0.74  0.55  0.40  0.25
实施例4
如表3所示制造了具有800mm直径和由13层构成的介电透镜。使用如实施例2中所用相同的树脂粒子(树脂粒子2-1和2-2)，制备了8种膨胀珠(膨胀珠3-1至3-8)。对膨胀珠分级，获得13种具有变化的表观密度的膨胀珠，其用于制造介电透镜的13层。以下是制备树脂粒子、制备膨胀珠和制备膨胀珠的模制品的详细描述。
膨胀珠的制备：
以与实施例1中所述相同的方式发泡和膨胀树脂粒子2-1和2-2的每种，所不同的是膨胀温度和压力如表11-1所示。这样获得的膨胀珠(膨胀珠3-1至3-8)具有如表11-2中所概括的性质。
表11-1
膨胀珠 树脂粒子 膨胀条件
发泡剂 膨胀温度(℃) 膨胀压力(MPaG)
3-1  2-1 空气 148.5  2.5
3-2  2-1 空气 148.5  2.6
3-3  2-1 空气 148.5  2.8
3-4  2-1 空气 148.5  3.0
3-5  2-1 空气 148.5  3.4
3-6  2-2 CO2 145.5  2.7
  3-7   2-2   空气   148.0   2.6
  3-8   2-2   空气   148.0   3.2
表11-2
膨胀珠 ΔHh(J/g) ΔHt(J/g) ΔHh/ΔHt×100(％) 每mm2的平均孔数 平均孔直径(μm) 形状 平均最大直径D(mm) 平均最大长度L(mm) L/D
 3-1  5.5  26.3  20.9  400  50 近似柱形 2.1  2.1  1.01
 3-2  4.9  25.9  18.9  320  70 近似柱形 2.1  2.2  1.06
 3-3  6.1  26.4  23.1  270  70 近似柱形 2.3  2.4  1.04
 3-4  5.6  26.4  21.2  240  80 近似柱形 2.4  2.5  1.02
 3-5  5.1  25.9  19.7  270  60 近似柱形 2.6  2.6  1.00
 3-6  5.2  25.5  20.4  240  70 近似柱形 2.8  2.8  1.01
 3-7  11.5  54.7  21.0  120  150 近似柱形 2.6  2.6  0.98
 3-8  12.1  54.9  22.0  100  130 近似柱形 2.8  2.7  0.95
用重力分离器将膨胀珠3-1至3-8分级成13种膨胀珠，用于制造介电透镜的13层。测定每种膨胀珠的表观密度、表观密度的标准偏差和重量的标准偏差。结果概括于表12中。
制备膨胀珠的模制品：
将13种膨胀珠的每种置于内压如表12所示的增压槽中48小时，从而膨胀珠的内压与该槽的内压相同。将内压增加的13种膨胀珠填充入各自的模具中，向该模具中充入具有如表12所示的压力的蒸汽，用于使膨胀珠熔融粘结在一起。然后冷却模具，获得13个膨胀珠模制品。模制品之一是用作介电透镜的最内第1层(中心层)的半球形层，而其它模制品是用作中间第2至第12层和最外第13层的半球形圆顶状层。
在60℃和大气压下使每个模制品老化24小时，然后使它们在23℃和大气压中静置48小时。此后，测量每个模制品的内径、外径、每单位体积的陶瓷含量、每单位重量的陶瓷含量、表观密度、表观密度的标准偏差、表面区域的空隙数(V)、0.3至2.5mm2比表面积的空隙数和该表面区域中的膨胀珠数(N)。结果概括于表12中。发现第1至第13层的每层都具有20％以下的开孔量。然后通过以从第1至第13层的顺序将它们相互装配来整合第1至第13层，以形成13层的半球形透镜，其具有0.27g/cm3的总表观密度。
表12
层 第1层 第2层 第3层 第4层 第5层 第6层 第7层 第8层 第9层 第10层 第11层 第12层 第13层
膨胀珠 种类 3-1  3-1  3-1  3-2  3-2  3-3  3-3  3-4  3-4  3-5  3-6  3-7  3-8
表观密度(g/cm3) 0.716  0.643  0.613  0.593  0.574  0.546  0.493  0.441  0.385  0.351  0.296  0.341  0.239
表现密度的标准偏差(g/cm3) 0.048  0.049  0.040  0.047  0.041  0.041  0.036  0.029  0.025  0.018  0.015  0.032  0.017
重量标准偏差(mg) 0.12  0.10  0.10  0.11  0.07  0.09  0.11  0.09  0.10  0.09  0.09  0.07  0.07
模制条件 槽的内压(MPaG) 0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  0.18  0.18  0.13  0.13
蒸汽压力(MPaG) 0.32  0.2  0.30  0.30  0.28  0.27  0.25  0.26  0.26  0.26  0.24  0.26  0.24
膨胀珠的模制品 内径(mm) -  199.0  249.2  299.0  348.6  398.8  448.6  499.4  548.6  598.6  648.0  696.6  746.6
外径(mm) 199.0  248.8  299.0  348.6  398.2  448.6  497.8  548.2  597.2  647.2  696.2  745.2  793.8
马来酸酐含量(wt％) 0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26
陶瓷类型 Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2
陶瓷含量(g/cm3) 0.286  0.272  0.263  0.253  0.240  0.224  0.208  0.188  0.169  0.147  0.122  0.042  0.031
陶瓷含量(wt％) 60  60  60  60  60  60  60  60  60  60  60  20  20
表观密度(g/cm3) 0.476  0.454  0.438  0.422  0.400  0.373  0.347  0.314  0.282  0.245  0.203  0.209  0.157
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.003  0.003  0.003  0.004  0.000  0.002  0.001  0.003  0.004  0.000  0.003  0.002  0.001
空隙数V 380  331  279  239  436  337  358  201  214  344  273  168  163
比表面积的空隙数 341  295  244  222  405  300  347  181  201  333  248  157  151
膨胀珠数N 535  501  507  497  496  444  442  419  396  391  369  381  363
V/N 0.71  0.66  0.55  0.48  0.88  0.76  0.81  0.48  0.54  0.88  0.74  0.44  0.45
实施例5
如表3所示制造了具有370mm直径和由8层构成的介电透镜。实施例2中用于制造介电透镜的第1至第4层和第6至第8层的膨胀珠分别用来制备实施例5中的介电透镜的第1至第4层和第6至第8层。用重力分离器分类实施例2中获得的膨胀珠2-3，获得用于制造实施例5介电透镜的第5层的膨胀珠。用作该8层的膨胀珠的表观密度、表观密度的标准偏差和重量的标准偏差概括于表13中。
制备膨胀珠的模制品：
将8种膨胀珠的每种置于内压如表13所示的增压槽中48小时，从而膨胀珠的内压与该槽的内压相同。将内压增加的8种膨胀珠填充入各自的模具中，向该模具中充入具有如表13所示的压力的蒸汽，用于使膨胀珠熔融粘结在一起。然后冷却模具，获得8个膨胀珠模制品。模制品之一是用作介电透镜的最内第1层(中心层)的半球形层，而其它模制品是用作中间第2至第7层和最外第8层的半球形圆顶状层。
在60℃和大气压下使每个模制品老化24小时，然后使它们在23℃和大气压中静置48小时。此后，测量每个模制品的内径、外径、每单位体积的陶瓷含量、每单位重量的陶瓷含量、表观密度、表观密度的标准偏差、表面区域的空隙数(V)、0.3至2.5mm2比表面积的空隙数和该表面区域中的膨胀珠数(N)。结果概括于表13中。发现第1至第8层的每层都具有20％以下的开孔量。然后通过以从第1至第8层的顺序将它们相互装配来整合第1至第8层，以形成8层的半球形透镜，其具有0.20g/cm3的总表观密度。
表13
层 第1层 第2层 第3层 第4层 第5层 第6层 第7层 第8层
膨胀珠 种类 2-1  2-1  2-2  2-2  2-3  2-4  2-5  2-6
表观密度(g/cm3) 0.717  0.612  0.562  0.523  0.500  0.336  0.211  0.095
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.062  0.066  0.059  0.034  0.055  0.026  0.036  0.009
重量标准偏差(mg) 0.14  0.11  0.11  0.13  0.10  0.10  0.13  0.08
模制条件 槽的内压(MPaG) 0.25  0.25  0.25  0.25  0.25  0.25  0.20  0.20
蒸汽压力(MPaG) 0.31  0.28  0.26  0.26  0.25  0.25  0.25  0.21
膨胀珠的模制品 内径(mm) -  97.8  143.6  179.8  217.0  259.6  301.0  337.0
外径(mm) 97.6  143.4  179.2  217.0  258.8  300.8  335.6  367.4
马来酸酐含量(wt％) 0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26
陶瓷类型 Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2
陶瓷含量(g/cm3) 0.266  0.240  0.220  0.200  0.201  0.130  0.080  0.012
陶瓷含量(wt％) 60  60  60  60  60  60  60  20
表观密度(g/cm3) 0.444  0.400  0.367  0.333  0.335  0.217  0.134  0.060
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.004  0.006  0.000  0.002  0.017  0.007  0.001  0.000
空隙数V 372  318  407  252  235  248  180  172
比表面积的空隙数 339  295  370  244  219  238  160  160
膨胀珠数N 506  483  452  440  431  371  308  212
V/N 0.74  0.66  0.90  0.57  0.55  0.67  0.58  0.81
实施例6
如表3所示制造了具有800mm直径和由13层构成的介电透镜。实施例4中用于制造介电透镜的第1至第7层和第9至第13层的膨胀珠分别用来制备实施例6中的介电透镜的第1至第7层和第9至第13层。通过分散法发泡和膨胀实施例2中获得的树脂粒子2-1，获得膨胀珠(膨胀珠4-1)，对其分级，制备用于制造实施例6中的介电透镜第8层的膨胀珠。膨胀珠的制备及其模制品的制备的详情如下。
膨胀珠的制备：
以与实施例1中所述相同的方式发泡和膨胀树脂粒子2-1，所不同的是膨胀温度和压力如表14-1所示。这样获得的膨胀珠(膨胀珠4-1)具有如表14-2中所概括的性质。
表14-1
膨胀珠 树脂粒子 膨胀条件
发泡剂 膨胀温度(℃) 膨胀压  力(MPaG)
4-1  2-1 空气 151.0  2.2
用重力分离器对膨胀珠分级4-1，获得用于介电透镜的第8层的膨胀珠。用于介电透镜的13层的膨胀珠的表观密度、表观密度的标准偏差和重量标准偏差概况于表15中。
制备膨胀珠的模制品：
将13种膨胀珠的每种置于内压如表15所示的增压槽中48小时，从而膨胀珠的内压与该槽的内压相同。将内压增加的13种膨胀珠填充入各自的模具中，向该模具中充入具有如表15所示的压力的蒸汽，用于使膨胀珠熔融粘结在一起。然后冷却模具，获得13个膨胀珠模制品。模制品之一是用作介电透镜的最内第1层(中心层)的半球形层，而其它模制品是用作中间第2至第12层和最外第13层的半球形圆顶状层。
在60℃和大气压下使每个模制品老化24小时，然后使它们在23℃和大气压中静置48小时。此后，测量每个模制品的内径、外径、每单位体积的陶瓷含量、每单位重量的陶瓷含量、表观密度、表观密度的标准偏差、表面区域的空隙数(V)、0.3至2.5mm2比表面积的空隙数和该表面区域中的膨胀珠数(N)。结果概括于表15中。发现第1至第13层的每层都具有20％以下的开孔量。然后通过以从第1至第13层的顺序将它们相互装配来整合第1至第13层，以形成13层的半球形透镜，其具有0.27g/cm3的总表观密度。
表14-2
膨胀珠 ΔHh(J/g) ΔHt(J/g) ΔHh/ΔHt×100(％) 每mm2的平均孔数 平均孔直径(μm) 形状 平均最大直径D(mm) 平均最大长度L(mm) L/D
 4-1  3.7  25.9  14.3  150  100 近似柱形  2.6  2.4  0.92
表15
层 第1层 第2层 第3层 第4层 第5层 第6层 第7层 第8层 第9层 第10层 第11层 第12层 第13层
膨胀珠 种类 3-1  3-1  3-1  3-2  3-2  3-3  3-3  4-1  3-4  3-5  3-6  3-7  3-8
表观密度(g/cm3) 0.716  0.643  0.613  0.593  0.574  0.546  0.493  0.389  0.385  0.351  0.296  0.341  0.239
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.048  0.049  0.040  0.047  0.041  0.041  0.036  0.045  0.025  0.018  0.015  0.032  0.017
重量标准偏差(mg) 0.12  0.10  0.10  0.11  0.07  0.09  0.11  0.13  0.10  0.09  0.09  0.07  0.07
模制条件 槽的内压(MPaG) 0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  0.20  0.25  0.20  0.18  0.18  0.13  0.13
蒸汽压力(MPaG) 0.32  0.32  0.30  0.30  0.28  0.27  0.25  0.40  0.26  0.26  0.24  0.26  0.24
膨胀珠的模制 内径(mm) -  199.0  249.2  299.0  348.6  398.8  448.6  499.4  548.6  598.6  648.0  696.6  746.6
外径(mm) 199.0  248.8  299.0  348.6  398.2  448.6  497.8  548.2  597.2  647.2  696.2  745.2  793.8
马来酸酐含量(wt％) 0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26
陶瓷类型 Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2
陶瓷含量(g/cm3) 0.286  0.272  0.263  0.253  0.240  0.224  0.208  0.190  0.169  0.147  0.122  0.042  0.031
陶瓷含量(wt％) 60  60  60  60  60  60  60  60  60  60  60  20  20
表观密度(g/cm3) 0.476  0454  0.438  0.422  0.400  0.373  0.347  0.317  0.282  0.245  0.203  0.209  0.157
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.003  0.003  0.003  0.004  0.000  0.002  0.001  0.050  0.004  0.000  0.003  0.002  0.001
空隙数V 380  331  279  239  436  337  358  16  214  344  273  168  163
比表面积的空隙数  341  295  244  222  405  300  347  16  201  333  248  157  151
膨胀珠数N  535  501  507  497  496  444  442  401  396  391  369  381  363
V/N  0.71  0.66  0.55  0.48  0.88  0.76  0.81  0.04  0.54  0.88  0.74  0.44  0.45
实施例7
如表3所示制造了具有370mm直径和由8层构成的介电透镜。用于制备实施例2中介电透镜的第1至第8层分别用来制备实施例7中介电透镜的第1至第8层。
制备膨胀珠的模制品：
将8种膨胀珠的每种置于内压如表16所示的增压槽中48小时，从而膨胀珠的内压与该槽的内压相同。将内压增加的8种膨胀珠填充入各自的模具中，向该模具中充入具有如表16所示的压力的蒸汽，用于使膨胀珠熔融粘结在一起。然后冷却模具，获得8个膨胀珠模制品。模制品之一是用作介电透镜的最内第1层(中心层)的半球形层，而其它模制品是用作中间第2至第7层和最外第8层的半球形圆顶状层。
在60℃和大气压下使每个模制品老化24小时，然后使它们在23℃和大气压中静置48小时。此后，测量每个模制品的内径、外径、每单位体积的陶瓷含量、每单位重量的陶瓷含量、表观密度、表观密度的标准偏差、表面区域的空隙数(V)、0.3至2.5mm2比表面积的空隙数和该表面区域中的膨胀珠数(N)。结果概括于表13中。发现第1至第8层的每层都具有20％以下的开孔量。然后通过以从第1至第8层的顺序将它们相互装配来整合第1至第8层，以形成8层的半球形透镜，其具有0.20g/cm3的总表观密度。
表16
  层   第1层   第2层   第3层   第4层   第5层   第6层   第7层   第8层
  膨胀珠   种类   2-1   2-1   2-2   2-2   2-3   2-4   2-5   2-6
  表观密度(g/cm3)   0.717   0.612   0.562   0.523   0.437   0.336   0.211   0.095
  表观密度的标准偏差(g/cm3)   0.062   0.066   0.059   0.034   0.052   0.026   0.036   0.009
  重量标准偏差(mg)   0.14   0.11   0.11   0.13   0.10   O.10   0.13   0.08
  模制条件   槽的内压(MPaG)   0.25   0.25   0.25   0.25   0.25   0.25   0.20   0.20
  蒸汽压力(MPaG)   0.3l   0.28   0.26   0.26   0.40   0.25   0.25   0.2l
  膨胀珠的模制   内径(mm)   -   97.8   143.6   179.8   217.2   259.6   301.0   337.0
  外径(mm)   97.6   143.4   179.2   217.0   259.0   300.8   335.6   367.4
  马来酸酐含量(wt％)   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26
  陶瓷类型   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2
  陶瓷含量(g/cm3)   0.266   0.240   0.220   0.200   0.170   0.130   0.080   0.012
  陶瓷含量(wt％)   60   60   60   60   60   60   60   20
  表观密度(g/cm3)   0.444   0.400   0.367   0.333   0.284   0.217   0.134   0.060
  表观密度的标准偏差(g/cm3)   0.004   0.006   0.000   0.002   0.021   0.007   0.001   0.000
  空隙数V   372   318   407   252   42   248   180   172
  比表面积的空隙数   339   295   370   244   39   238   160   160
  膨胀珠数N   506   483   452   440   390   371   308   212
  V/N   0.74   0.66   0.90   0.57   0.11   0.67   0.58   0.81
对比例1
如表3所示制造了具有370mm直径和由8层构成的介电透镜。用于制造实施例2中介电透镜的第1至第4层和第7至第8层的膨胀珠分别用来制备对比例1中的介电透镜的第1至第4层和第7至第8层。对实施例6中获得的膨胀珠4-1分级，获得用于制备对比例1中第6层的膨胀珠。通过分散法发泡和膨胀实施例2中获得的树脂粒子2-1，获得膨胀珠(膨胀珠5-1)，对其分级，制备用于制造对比例1中的第5层的膨胀珠。膨胀珠的制备及其模制品的制备的详情如下。
膨胀珠的制备：
以与实施例1中所述相同的方式发泡和膨胀树脂粒子2-1，所不同的是膨胀温度和压力如表17-1所示。这样获得的膨胀珠(膨胀珠5-1)具有如表17-2中所概括的性质。
表17-1
  膨胀珠   树脂粒子   膨胀条件
  发泡剂   膨胀温度(℃)   膨胀压力(MPaG)
  5-1   2-1   空气   151.0   2.8
表17-2
  膨胀珠   ΔHh(J/g)   ΔHt(J/g)   ΔHh/ΔHt×100(％)   每mm2的平均孔数   平均孔直径(μm)   形状   平均最大直径D(mm)   平均最大长度L(mm)   L/D
  5-1   3.3   26.0   12.7   220   80   近似柱形   2.8   2.6   0.94
用重力分离器对膨胀珠分级5-1，获得用于介电透镜的第5层的膨胀珠。用于介电透镜的8层的膨胀珠的表观密度、表观密度的标准偏差和重量标准偏差概况于表18中。
制备膨胀珠的模制品：
将8种膨胀珠的每种置于内压如表18所示的增压槽中48小时，从而膨胀珠的内压与该槽的内压相同。将内压增加的8种膨胀珠填充入各自的模具中，向该模具中充入具有如表18所示的压力的蒸汽，用于使膨胀珠熔融粘结在一起。然后冷却模具，获得8个膨胀珠模制品。模制品之一是用作介电透镜的最内第1层(中心层)的半球形层，而其它模制品是用作中间第2至第7层和最外第8层的半球形圆顶状层。
在60℃和大气压下使每个模制品老化24小时，然后使它们在23℃和大气压中静置48小时。此后，测量每个模制品的内径、外径、每单位体积的陶瓷含量、每单位重量的陶瓷含量、表观密度、表观密度的标准偏差、表面区域的空隙数(V)、0.3至2.5mm2比表面积的空隙数和该表面区域中的膨胀珠数(N)。结果概括于表18中。发现第1至第8层的每层都具有20％以下的开孔量。然后通过以从第1至第8层的顺序将它们相互装配来整合第1至第8层，以形成8层的半球形透镜，其具有0.20g/cm3的总表观密度。
表18
层 第1层 第2层 第3层 第4层 第5层 第6层 第7层 第8层
膨胀珠 种类 2-1  2-1  2-2  2-2  5-1  4-1  2-5  2-6
表观密度(g/cm3) 0.717  0.612  0.562  0.523  0.334  0.338  0.211  0.095
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.062  0.066  0.059  0.034  0.036  0.055  0.036  0.009
重量标准偏差(mg) 0.14  0.11  0.11  0.13  0.13  0.12  0.13  0.08
模制条件 槽的内压(MPaG) 0.28  0.28  0.28  0.28  0.28  0.28  0.25  0.25
蒸汽压力(MPaG) 0.38  0.36  0.40  0.33  0.33  0.34  0.29  0.24
膨胀珠的模制品 内径(mm) -  97.8  143.6  179.8  217.0  259.7  301.0  337.1
外径(mm) 97.6  143.4  179.2  216.9  258.8  300.8  335.6  367.4
马来酸酐含量(wt％) 0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26  0.26
陶瓷类型 Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2  Cer 2
陶瓷含量(g/cm3) 0.267  0.242  0.220  0.197  0.131  0.172  0.082  0.012
陶瓷含量(wt％) 60  60  60  60  60  60  60  20
表观密度(g/cm3) 0.445  0.403  0.366  0.328  0.219  0.287  0.136  0.061
表观密度的标准偏差(g/cm3) 0.009  0.009  0.022  0.004  0.028  0.050  0.007  0.003
空隙数V 288  168  70  230  86  18  170  98
比表面积的空隙数 254  151  62  215  75  16  158  95
膨胀珠数N 497  479  471  430  411  355  293  183
 V/N 0.58  0.36  0.15  0.53  0.21  0.05  0.58  0.54
对比例2
如表3所示制造了具有800mm直径和由13层构成的介电透镜。实施例4中用于制造介电透镜的第1至第7、第10、第12和第13层的膨胀珠分别用来制备对比例2中的介电透镜的第1至第7层、第10、第12和第13层。将用于制造实施例4的第11层的膨胀珠用于制备对比例2的第9层。通过分散法发泡和膨胀实施例2中获得的树脂粒子2-1，获得膨胀珠(膨胀珠6-1)，对其分级，制备用于制造对比例2中的介电透镜第8和第11层的两种膨胀珠。膨胀珠的制备及其模制品的制备的详情如下。
膨胀珠的制备：
以与实施例1中所述相同的方式发泡和膨胀树脂粒子2-1，所不同的是膨胀温度和压力如表19-1所示。这样获得的膨胀珠(膨胀珠6-1)具有如表19-2中所概括的性质。
表19-1
膨胀珠 树脂粒子 膨胀条件
发泡剂 膨胀温度(℃) 膨胀压力(MPaG)
6-1  2-1 空气 151.5  1.8
表19-2
膨胀珠 ΔHh(J/g) ΔHt(j/g) ΔHh/ΔHt×100(％) 每mm2的平均孔数 平均孔直  径(μm) 形状 平均最大直径D(mm) 平均最大长度L(mm) L/D
6-1  2.6  25.8  10.1  240  80 近似柱形 2.7  2.4  0.91
用重力分离器对膨胀珠分级6-1，获得用于介电透镜的第8和第11层的膨胀珠。用于介电透镜的13层的膨胀珠的表观密度、表观密度的标准偏差和重量标准偏差概况于表20中。
制备膨胀珠的模制品：
将13种膨胀珠的每种置于内压如表20所示的增压槽中48小时，从而膨胀珠的内压与该槽的内压相同。将内压增加的13种膨胀珠填充入各自的模具中，向该模具中充入具有如表20所示的压力的蒸汽，用于使膨胀珠熔融粘结在一起。然后冷却模具，获得13个膨胀珠模制品。模制品之一是用作介电透镜的最内第1层(中心层)的半球形层，而其它模制品是用作中间第2至第12层和最外第13层的半球形圆顶状层。
在60℃和大气压下使每个模制品老化24小时，然后使它们在23℃和大气压中静置48小时。此后，测量每个模制品的内径、外径、每单位体积的陶瓷含量、每单位重量的陶瓷含量、表观密度、表观密度的标准偏差、表面区域的空隙数(V)、0.3至2.5mm2比表面积的空隙数和该表面区域中的膨胀珠数(N)。结果概括于表20中。发现第1至第13层的每层都具有20％以下的开孔量。然后通过以从第1至第13层的顺序将它们相互装配来整合第1至第13层，以形成13层的半球形透镜，其具有0.27g/cm3的总表观密度。
表20
层   第1层   第2层   第3层   第4层   第5层   第6层   第7层   第8层   第9层   第10层   第11层   第12层   第13层
  膨胀珠   种类   3-1   3-1   3-1   3-2   3-2   3-3   3-3   6-1   3-6   3-5   6-1   3-7   3-8
  表观密度(g/cm3)   0.716   0.643   0.613   0.593   0.574   0.546   0.493   0.388   0.296   0.351   0.388   0.341   0.239
  表观密度的标准偏差(g/cm3)   0.048   0.049   0.040   0.047   0.041   0.041   0.036   0.022   0.015   0.018   0.022   0.032   0.017
  重量标准偏差(mg)   0.12   0.10   0.10   0.11   0.07   0.09   0.11   0.11   0.09   0.09   0.11   0.07   0.07
  模制条件   槽的内压(MPaG)   0.20   0.20   0.20   0.20   0.20   0.20   0.20   0.13   0.18   0.25   0.25   0.13   0.13
  蒸汽压力(MPaG)   0.32   0.32   0.30   0.30   0.28   0.27   0.25   0.34   0.24   0.34   0.34   0.26   0.24
  膨胀珠的模制品   内径(mm)   -   199.0   249.2   299.0   348.8   398.6   448.6   498.4   548.6   598.6   648.0   696.8   746.6
  外径(mm)   198.8   248.9   299.0   348.6   398.2   448.6   497.8   548.6   597.0   647.4   696.2   745.2   793.8
  马来酸酐含量(wt％)   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26   0.26
  陶瓷类型   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2   Cer 2
  陶瓷含量(g/cm3)   0.284   0.271   0.263   0.253   0.239   0.223   0.207   0.208   0.120   0.148   0.169   0.045   0.031
  陶瓷含量(wt％)   60   60   60   60   60   60   60   60   60   60   60   20   20
  表观密度(g/cm3)   0.473   0.451   0.438   0.421   0.399   0.371   0.345   0.347   0.200   0.247   0.282   0.224   0.153
  表观密度的标准偏差(g/cm3)   0.003   0.003   0.003   0.004   0.000   0.002   0.001   0.060   0.003   0.023   0.050   0.002   0.001
  空隙数V   383   311   275   348   327   382   315   32   227   73   57   277   253
  比表面积的空隙数   344   288   259   320   315   366   296   30   210   72   51   251   245
  膨胀珠数N   511   522   518   483   481   472   438   454   421   387   359   391   347
  V/N   0.75   0.60   0.53   0.72   0.68   0.81   0.72   0.07   0.54   0.19   0.16   0.71   0.73
在实施例1-7和对比例1和2中，发现每个模制品的高温峰的热值(ΔHh)、全部吸热峰的热值(ΔHt)、高温峰基于全部吸热峰的热值百分比(ΔHh/ΔHt×100)、每mm2横截面的平均孔数和横截面中的平均孔直径与用于制造相应的模制品的膨胀珠的那些性质类似。
使用图7中所示的系统测量实施例1-7和对比例1和2中获得的8层或13层Luneberg介电透镜中每个的天线增益。将配备有将要测试Luneberg介电透镜的天线20置于旋转工作台21上，旋转工作台21布置在消声室中。从传送天线23发送11.7 GHz的无线电波，并用Luneberg介电透镜接收它。用网络分析器24测定天线增益。结果如表21所示。
表21
实施例 直径(mm) 层数 天线增益(dB)
实施例1  800  13  38.6
实施例2  370  8  31.9
实施例3  450  8  33.5
实施例4  800  13  38.2
实施例5  370  8  31.6
实施例6  800  13  38.0
实施例7  370  8  31.7
对比例1  370  8  29.8
对比例2  800  13  35.8
从表21中所示的结果，可以理解，根据本发明的8-层介电透镜(实施例2、5和7)的天线增益显著大于对比例1中的8层介电透镜的天线增益，在对比例1中，第6层的陶瓷含量(g/cm3)大于第5层的陶瓷含量(g/cm3)。此外，根据本发明的13-层介电透镜(实施例1、4和6)天线增益显著大于对比例2中的13层介电透镜的天线增益，在对比例2中，陶瓷含量(g/cm3)从第9层至第11层逐渐增加。
实施例5的介电透镜的天线增益比实施例2的稍低，实施例5中的第5层具有与第4层类似的陶瓷含量(g/cm3)。实施例6的介电透镜的天线增益比实施例4的稍低，实施例6中的第8层的表观密度的标准偏差为0.05g/cm3。实施例7的介电透镜的天线增益比实施例2的稍低，实施例7中的第5层的V/N比不在0.2至1.0的范围内。使用纤维状陶瓷的实施例1的介电透镜的天线增益比使用球形陶瓷的实施例4的介电透镜的天线增益稍大。
可以以其它具体形式体现本发明，而没有偏离本发明的精神或基本特征。因此，本发明的实施方式在所有方面应该被认为是示例性的，而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求表明，而并非由前述描述表明，因此权利要求的等价含义和范围的所有变化也意图包括本发明的范围内。

Claims (10)

1.半球形介电透镜，其包括：
半球形中心层，其具有半球形外表面；和
多个半球形圆顶状层，每层具有同心的半球形内表面和外表面，所述中心层的外表面和圆顶状层的外表面具有不同的直径，所述圆顶状层的内表面具有不同的直径，
所述中心层和圆顶状层被连续地彼此同心装配，并被整合成半球形，
所述中心层是含陶瓷的热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，
所述圆顶状层中每层都是含0至80重量％陶瓷的热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，
其中，每单位体积所述中心层和圆顶状层的陶瓷含量从所述中心层至最外圆顶状层减小，并且
其中所述中心层和圆顶状层中每层的表观密度的标准偏差为0.07g/cm3以下。
2.权利要求1中所述的介电透镜，其中邻近所述中心层的外表面或邻近除所述最外圆顶状层除外的所述圆顶状层中每层的外表面和内表面的区域上，空隙数V与膨胀珠数N之比(V/N)为0.2至1.0。
3.权利要求1中所述的介电透镜，其中所述陶瓷包括钛氧化物作为其主要组分，并且所述陶瓷是平均最大直径为0.01至30μm和平均长度为0.1至100μm的纤维形式；或平均最大长度为0.1至100μm的粒子形式。
4.权利要求1中所述的介电透镜，其中所述中心层和圆顶状层中含有陶瓷的那些层各自含有羧酸改性的热塑性聚合物。
5.权利要求1中所述的介电透镜，其具有0.03至1.2g/cm3的总表观密度。
6.权利要求1中所述的介电透镜，其中所述中心层和圆顶状层中每一层的所述热塑性树脂是聚烯烃树脂。
7.权利要求1中所述的介电透镜，其中所述中心层和圆顶状层的表观密度从所述中心层至最外圆顶状层减小。
8.权利要求1中所述的介电透镜，其中中心层和圆顶状层的总数Z为5至41，并且其中当Z为8至41时，所述中心层和圆顶状层具有相同种类或2至7种不同重量百分比的陶瓷含量，或当Z为5至7时，所述中心层和圆顶状层具有相同种类或2至(Z-1)种不同重量百分比的陶瓷含量。
9.球形介电透镜，其包括：
球形核，其具有球形外表面；和
多个中空球形壳，其每个都具有同心的球形内表面和外表面，所述核和壳的外表面具有不同的直径，并且所述壳的内表面具有不同的直径，
所述核和壳被同心放置，并被整合成球形，
所述核是含陶瓷的热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，
每个所述壳都是含0至80重量％陶瓷的热塑性树脂膨胀珠的泡沫模制品，
其中，每单位体积所述核和壳的陶瓷含量从所述核至最外的壳减小，并且
其中，每个所述核和壳的表观密度的标准偏差为0.07g/cm3以下。
10.制备用于制造介电透镜的一系列泡沫模制品的制造方法，该泡沫模制品具有变化的每单位体积陶瓷含量，该制造方法包括如下步骤：
提供含陶瓷的树脂粒子，每树脂粒子具有相同重量百分比含量的陶瓷；
将树脂粒子分成P组，以不同的膨胀比发泡和膨胀各个组的树脂粒子，获得P组具有不同表观密度的膨胀珠；
从P组膨胀珠中选择Q组(1≤Q≤P)膨胀珠，并使Q组膨胀珠经过表观密度调节处理，获得R组(R≥1)处理过的膨胀珠，从而总共获得(P-Q+R)组具有不同表观密度的处理过的和未处理的膨胀珠，其重量的标准偏差为0.5mg以下，并且其表观密度的标准偏差为0.1g/cm3以下；和
在具有不同尺寸模腔的不同模具中模制(P-Q+R)组膨胀珠中的每组，获得(P-Q+R)个模制品，其每单位体积具有不同重量的陶瓷。
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