CN102476956B - 一种超材料的制备方法和超材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超材料的制备方法，该制备法方法包括：在结构陶瓷衬底上形成一层固化树脂膜；在所述固化树脂膜上雕刻出具有预设微结构图形的凹槽；在所述凹槽中注入功能陶瓷浆料；采用烧结的方式去除固化树脂膜，并将功能陶瓷浆料烧结成所述预设微结构图形，获得超材料。本发明另一实施例还提供了一种超材料，该超材料包括：结构陶瓷衬底；以及与结构陶瓷衬底上表面粘结在一起的功能陶瓷，该功能陶瓷具有预设微结构图形。以实现具有高机械强度、热稳定性、以及电磁特性的超材料。

Description

一种超材料的制备方法和超材料
【技术领域】
本发明涉及复合材料技术，尤其涉及一种超材料的制备方法和超材料。
【背景技术】
复合材料是一种混合物，在许多领域都发挥了重要的作用，代替了很多传统的材料。超材料是指一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构或复合材料。通过在材料的关键物理尺度上的结构进行有序设计，可以突破某些表观自然规律的限制，从而获得超出自然界固有的普通性质的超常材料功能。
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。结构陶瓷材料具有高的机械强度和热稳定性，但是电磁性能比较低。功能陶瓷材料具有较高的电磁特性。在结构陶瓷材料的制备过程中，为了提高两个板层之间的粘结强度，陶瓷衬底应该含有玻璃相，并且初期不能充分烧结。功能陶瓷材料的制备过程与结构陶瓷衬底的制备过程相似，即通常在功能陶瓷材料中添加一些玻璃添加剂，通过控制组分，从而保证热压后的板层之间的间隙最小化、以及粘结力强。
但是发明在对现有技术的研究和实现过程中，发现现有技术中仍未有将结构陶瓷材料与功能陶瓷材料相结合制备超材料的相关技术方案。
【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和超材料，能够制备具有所需机械强度、热稳定性、以及电磁特性的超材料。
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，该制备法方法包括：
在结构陶瓷衬底上形成一层固化树脂膜；
在所述固化树脂膜上雕刻出具有预设微结构图形的凹槽；
在所述凹槽中注入功能陶瓷浆料；
采用烧结的方式去除固化树脂膜，并将功能陶瓷浆料烧结成所述预设微结构图形，获得超材料。
本发明另一实施例还提供了一种超材料，该超材料包括：
结构陶瓷衬底；以及与结构陶瓷衬底上表面粘结在一起的功能陶瓷，该功能陶瓷具有预设微结构图形。
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：以结构陶瓷材料为衬底，因此该衬底具有高的机械强度和热稳定性；在结构陶瓷衬底上形成具有预设微结构图形的功能陶瓷，由于功能陶瓷具有高的电磁特性，因此获得的超材料能够满足对机械强度、热稳定性、以及电磁特性的需求。
【附图说明】
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剖面图。
【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：
S11：在结构陶瓷衬底上形成一层固化树脂膜。
其中，结构陶瓷衬底的材料为氧化铝、二氧化硅、或者氧化镁等。
S12：在固化树脂膜上雕刻出具有预设微结构图形的凹槽。
其中，预设微结构图形为轴对称图形，例如“工”字型、“大”字型、“十”字型、雪花形等；还可以是非轴对称图形，例如，“卐”字型、平行四边形等。
S13：在凹槽中注入功能陶瓷浆料。
其中，功能陶瓷浆料可以是铁电材料，如钛酸钡、钛酸锶钡、磷酸二氢钾等；也可以是铁氧体材料，通常由三氧化二铁与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。
S14：采用烧结的方式去除固化树脂膜，并将功能陶瓷浆料烧结成预设微结构图形，获得超材料。
可以理解的是，在烧结的过程中，固化树脂膜变成液态，而功能陶瓷仍然存在，因此在结构陶瓷衬底上形成具有预设微结构图形的功能陶瓷。
本实施例中，以结构陶瓷材料为衬底，因此该衬底具有高的机械强度和热稳定性；在结构陶瓷衬底上形成具有预设微结构图形的功能陶瓷，由于功能陶瓷具有高的电磁特性，因此获得的超材料能够满足对机械强度、热稳定性、以及电磁特性的需求。
实施例二、
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：在结构陶瓷衬底上压合一层粘流态树脂膜，并对该粘流态树脂膜进行固化。
S22：在固化树脂膜上用激光雕刻出具有预设微结构图形的凹槽。
其中，激光雕刻属于本领域技术人员公知的技术，此处不再赘述。
其中，预设微结构图形为轴对称图形，例如“工”字型、“大”字型、“十”字型、雪花形等；还可以是非轴对称图形，例如，“卐”字型、平行四边形等。
S23：在凹槽中注入功能陶瓷浆料。
其中，功能陶瓷浆料可以是铁电材料，如钛酸钡、钛酸锶钡、磷酸二氢钾等；也可以是铁氧体材料，通常由三氧化二铁与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。
S24：采用烧结的方式去除固化树脂膜，并将功能陶瓷浆料烧结成预设微结构图形，获得超材料。
本实施例相对于实施例一，在结构陶瓷衬底上形成固化树脂膜时，采用在结构陶瓷衬底上压合一层粘流态树脂膜，并对该粘流态树脂膜进行固化的方式。
实施例三、
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：在结构陶瓷衬底上粘贴一层固化树脂膜。
具体的，在结构陶瓷衬底上涂敷一层粘结剂，然后在涂敷有粘结剂的结构陶瓷衬底上粘贴一层固化树脂膜。
S32：在固化树脂膜上用激光雕刻出具有预设微结构图形的凹槽。
其中，预设微结构图形为轴对称图形，例如“工”字型、“大”字型、“十”字型、雪花形等；还可以是非轴对称图形，例如，“卐”字型、平行四边形等。
S33：在凹槽中注入功能陶瓷浆料。
其中，功能陶瓷浆料可以是铁电材料，如钛酸钡、钛酸锶钡、磷酸二氢钾等；也可以是铁氧体材料，通常由三氧化二铁与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。
S34：采用烧结的方式去除固化树脂膜，并将功能陶瓷浆料烧结成预设微结构图形，获得超材料。
本实施例相对于实施例二，在结构陶瓷衬底上形成固化树脂膜时，采用粘贴的方式。
实施例四、
参见图4，是本发明实施例四提供的一种超材料的剖面图，该超材料包括：
结构陶瓷衬底41；以及与结构陶瓷衬底41上表面粘结在一起的功能陶瓷42，该功能陶瓷42具有预设微结构图形。
其中，功能陶瓷衬底41可以是铁电材料，如钛酸钡、钛酸锶钡、磷酸二氢钾等；也可以是铁氧体材料，通常由三氧化二铁与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。
其中，预设微结构图形为轴对称图形，例如“工”字型、“大”字型、“十”字型、雪花形等；还可以是非轴对称图形，例如，“卐”字型、平行四边形等。
本实施例中，由于结构陶瓷衬底41具有高的机械强度和热稳定性；与结构陶瓷衬底41上表面粘结在一起的功能陶瓷42，由于具有高的电磁特性，因此在功能陶瓷42上形成预设微结构图形后，获得的超材料能够满足对机械强度、热稳定性、以及电磁特性的需求。
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。

Claims (10)

1.一种超材料的制备方法，其特征在于，包括：
在结构陶瓷衬底上形成一层固化树脂膜；
在所述固化树脂膜上雕刻出具有预设微结构图形的凹槽；
在所述凹槽中注入具有预设电磁特性的功能陶瓷浆料；
采用烧结的方式去除固化树脂膜，并将功能陶瓷浆料烧结成所述预设微结构图形，获得超材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在结构陶瓷衬底上形成一层固化树脂膜，具体包括：
在所述结构陶瓷衬底上粘贴一层固化树脂膜。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在结构陶瓷衬底上形成一层固化树脂膜，具体包括：
在所述结构陶瓷衬底上压合一层粘流态树脂膜，并对该粘流态树脂膜进行固化。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结构陶瓷衬底的材料为氧化铝、二氧化硅、或者氧化镁。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能陶瓷浆料的材料为铁电材料或者铁氧体材料。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设微结构图形为轴对称图形或者非轴对称图形。
7.一种超材料，其特征在于，所述超材料包括：
结构陶瓷衬底；以及与结构陶瓷衬底上表面粘结在一起的具有预设电磁特性的功能陶瓷，该功能陶瓷具有预设微结构图形。
8.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于，所述预设微结构图形为轴对称图形或者非轴对称图形。
9.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于，所述结构陶瓷衬底的材料为氧化铝、二氧化硅、或者氧化镁。
10.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于，所述功能陶瓷为铁电材料或者铁氧体材料。
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