CN102544744A - 一种具有三维微结构的超材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有三维微结构的超材料，包括至少一个超材料层，超材料层包括基板和多个金属微结构，所述金属微结构包括附着在基板一侧表面上的第一闭合金属环、附着在基板另一侧表面上的第二闭合金属环以及连接第一闭合金属环与第二闭合金属环的金属连接结构。其有益效果是，超材料在任意一个方向对于电磁波均有较强的响应。
Description
【技术领域】
本发明涉及超材料领域，具体地涉及一种具有三维微结构的超材料。
【背景技术】
超材料是一种复合人造材料，其基本组成结构为超材料板，厚度一般为毫米级，超材料板是由介质基板以及阵列在介质基板上的人造微结构组成，将超材料板通过一定的排布规律组合即组成超材料。
在微波射频波段(波长在厘米至毫米量级)，超材料的微结构一般通过蚀刻的方法制成，在平行于板平面内，或者是由多个表面负载有微结构的平面介电材料层压叠加形成，这种结构只是对垂直于板平面方向上的电磁场有良好的响应，如果电磁波的传输方向发生偏离，会给超材料的性能带来很大的影响。因此，需要设计一种超材料，使其从任意方向对于电磁波都有较强的响应。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有三维微结构的超材料。
本发明为实现发明目的采用的技术方案是，提供一种具有三维微结构的超材料，包括至少一个超材料层，超材料层包括基板和多个金属微结构，所述金属微结构包括附着在基板一侧表面上的第一闭合金属环、附着在基板另一侧表面上的第二闭合金属环以及连接第一闭合金属环与第二闭合金属环的金属连接结构。这种具有三维微结构的超材料在任意方向对于电磁波均有较强的响应。
优选地，所述金属连接结构为圆柱形金属化通孔。
优选地，所述圆柱形金属化通孔可填充金属或非金属材料。
优选地，所述圆柱形金属化通孔的孔径≥0.1mm。
优选地，所述金属连接结构应在第一闭合金属环、第二闭合金属环内。
优选地，采用蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法将第一闭合金属环、第二闭合金属环附着在基板表面上。
优选地，所述第一闭合金属环和第二闭合金属环的内边缘为圆形，外边缘为圆形、椭圆形、三角形、长方形。
优选地，所述超材料层之间利用半固化片进行压合或粘合固定。
优选地，所述超材料层的数量控制在2-100层。
本发明的有益效果是，这种具有三维微结构的超材料在任意一个方向对于电磁波均有较强的响应，对于提高超材料性能具有重要意义。
【附图说明】
图1，本发明实施例1制备超材料流程图；
图2，本发明实施例1的超材料层结构示意图；
图3，图2的俯视图；
图4，本发明实施例1的超材料三维金属微结构等效示意图；
图5，本发明实施例1的超材料制备方法剖视图；
图6，本发明实施例1的超材料制备方法剖视图；
图7，图3沿A-A方向的剖视图；
图8，本发明实施例1的超材料的剖视图；
图9，本发明实施例2的第一闭合金属环结构示意图；
图10，本发明实施例2的第二闭合金属环结构示意图；
图11，三角形闭合金属环示意图；
图12，椭圆形闭合金属环示意图；
图13，本发明实施例2的超材料层剖视图；
图14，本发明实施例2的超材料剖视图；
图中，1圆柱形金属化通孔、2基板、3第一闭合金属环、4第二闭合金属环、5实施例2中的第一闭合金属环、6实施例2中的第二闭合金属环、7金属填充物、10三维金属微结构、11“工”字形金属微结构。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种超材料，此超材料中超材料层结构示意图参见图2及图2的俯视图图3，包括圆柱形金属化通孔1，基板2，第一闭合金属环3，第二闭合金属环4，图7为超材料层剖视图，图8为超材料的剖视图。
图1为本发明实施例1制备超材料流程图，制备上述超材料，可采用以下步骤实现，
101.图5为本发明实施例1的超材料制备方法剖视图：在基板2表面设定位置钻通孔，通孔孔径为0.1mm。
102.图6为本发明实施例1的超材料制备方法剖视图：将钻好的孔去胶渣并将孔壁附着一层金属铜，得到圆柱形金属化通孔1。
103.图7为图3沿A-A方向的剖视图：在基板2上下两侧的金属层上蚀刻出第一闭合金属圆环3、第二闭合金属圆环4，得到超材料层。
104.图8为本发明实施例1的超材料的剖视图：将3层超材料层利用半固化片粘合，得到具有多层三维微结构的超材料。
应当理解，图4为本发明实施例1的超材料三维金属微结构等效示意图，本实施例中闭合金属环和圆柱形金属化通孔组成的三维金属微结构可以等效成“工”字形金属微结构。
实施例2
一种超材料，包括圆柱形金属化通孔1，金属填充物7，基板2，第一闭合金属环5，图9为本发明实施例2的第一闭合金属环结构示意图，第二闭合金属环6，图10为本发明实施例2的第二闭合金属环结构示意图，图13为超材料层剖视图，图14为超材料的剖视图。
制备上述超材料，可采用以下步骤实现，
101.在基板2表面设定位置钻通孔，通孔孔径为0.3mm。
102.将钻好的孔去胶渣并将孔壁附着一层金属铜，得到圆柱形金属化通孔1。
103.图13为本发明实施例2的超材料层剖视图：在基板2上下两侧的金属层上蚀刻出第一闭合金属环5、第二闭合金属环6，参见图9、图10，将圆柱形金属化通孔1中填入金属填充物7，得到超材料层。
104.图14为本发明实施例2的超材料剖视图：将2层超材料层利用半固化片粘合，得到具有多层三维微结构的超材料。
应当理解，图11为三角形闭合金属环示意图，图12为椭圆形闭合金属环示意图，第一闭合金属环与第二闭合金属环的外边缘可以为三角形，也可以为椭圆形。
本发明中超材料的三维微结构可以等效成“工”字型，按此方法设计的超材料各个方向均对电磁波具有较强的响应，对于提高超材料的性能具有重要意义。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。
Claims (9)
1.一种超材料，包括至少一个超材料层，超材料层包括基板和多个金属微结构，其特征在于，所述金属微结构包括附着在基板一侧表面上的第一闭合金属环、附着在基板另一侧表面上的第二闭合金属环以及连接第一闭合金属环与第二闭合金属环的金属连接结构。
2.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述金属连接结构为圆柱形金属化通孔。
3.根据权利要求2所述的超材料，其特征在于，所述圆柱形金属化通孔可填充金属或非金属材料。
4.根据权利要求2所述的超材料，其特征在于，所述圆柱形金属化通孔的孔径≥0.1mm。
5.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述金属连接结构应在第一闭合金属环、第二闭合金属环内。
6.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，采用蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法将第一闭合金属环、第二闭合金属环附着在基板表面上。
7.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述第一闭合金属环和第二闭合金属环的内边缘为圆形，外边缘为圆形、椭圆形、三角形、长方形。
8.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料层之间利用半固化片进行压合或粘合固定。
9.根据权利要求1所述的超材料，其特征在于，所述超材料层的数量控制在2-100层。
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