CN102664312A - 多层超材料薄膜覆层的制造方法和超材料天线罩的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多层超材料薄膜覆层的制造方法，其包括以下步骤：a.制作一具有多个人工微结构的超材料层；b.在所述超材料层的一表面粘附一热熔胶层；c.在所述超材料层的另一相对表面形成一防护层，即形成一具有多个人工微结构的多层超材料薄膜覆层，制造简单，且人工微结构位于多层超材料薄膜覆层的中间被保护起来，可避免外界对其的不良影响。本发明还提供了一种超材料天线罩的制造方法，可让人工微结构方便地附着于超材料天线罩上。

Description

多层超材料薄膜覆层的制造方法和超材料天线罩的制造方法

技术领域

本发明涉及人工电磁材料，更具体地说，涉及一种多层超材料薄膜覆层的制造方法和用所述覆层来制造超材料天线罩的方法。

背景技术

近年来，人工电磁材料中出现了一种新型的材料，即由人工微结构构成的超材料，其是一种具有天然材料所不具备的超常物理性质的人工复合结构。当前，人们在介质基板上周期性地排列具有一定几何形状的人工微结构来形成超材料。由于可以利用人工微结构的几何形状和尺寸以及排布方式来改变超材料空间各点的介电常数和/或磁导率，使其产生预期的电磁响应，以控制电磁波的传播，可制造出材料与功能一体化的器件，得到了各界的追捧。

现在，天线罩作为一种天线的防护件，得到了广泛的应用，而且随着社会发展，对天线罩的电磁性能和力学性能提出了更高的要求。在电磁性能方面，目前人们多采用如玻璃钢等介电常数和损耗均较低且机械强度高的材料来制造天线罩，但还是无法满足实际需要。而由于自有的特性，研究人员逐渐开始关注如何将超材料应用于传统天线罩的制作上，以使其电磁性能更优。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种简单的多层超材料薄膜覆层的制造方法和超材料天线罩的制造方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多层超材料薄膜覆层的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：

a.制作一具有多个人工微结构的超材料层；

b.在所述超材料层的一表面粘附一热熔胶层；

c.在所述超材料层的另一相对表面形成一防护层，即形成一具有多个人工微结构的多层超材料薄膜覆层。

优选地，所述制造方法还包括通过热压将所述超材料层、热熔胶层和防护层结合在一起。

优选地，所述超材料层包括薄膜基材，所述多个人工微结构附着于所述薄膜基材的两相对表面或任一表面。

优选地，所述薄膜基材由热塑性塑料制成。

优选地，所述热塑性塑料为选自聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酰亚胺和聚酯中的至少一种。

优选地，所述人工微结构是金属微结构。

优选地，所述金属微结构由铜线构成。

优选地，所述热熔胶层由低熔点塑料制成。

优选地，所述低熔点塑料的熔融温度为50～90℃。

优选地，所述热熔胶层由乙酸乙烯脂、乙烯-丙烯酸甲酯或软化的聚氯乙烯制成。

优选地，所述防护层由约在120～200℃的高温时发生塑性变形的塑料制成。

优选地，所述防护层由聚甲基丙烯酸甲酯、聚对二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸脂、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯制成。

一种超材料天线罩的制造方法，其特别在于，所述方法包括以下步骤：

S1.制作一天线罩；

S2.利用如权利要求1-13中任意一项所述的方法制得一具有多层超材料薄膜覆层，所述超材料薄膜覆层具有多个人工微结构和热熔胶层；

S3.将所述多层超材料薄膜覆层贴覆于所述天线罩的表面，由所述热熔胶层将所述多层超材料薄膜覆层粘合于所述天线罩的表面，即制得具有多个人工微结构的超材料天线罩。

本发明的多层超材料薄膜覆层的制造方法和超材料天线罩的制造方法具有以下有益效果：所述人工微结构位于多层超材料薄膜覆层的中间被保护起来，可避免外界对其的不良影响，且由于所述人工微结构可借助所述多层超材料薄膜覆层方便地附着于超材料天线罩上，工艺简单。

附图说明

下面将结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1是本发明的多层超材料薄膜覆层的较佳实施方式的流程图；

图2是由图1中的方法制得的多层超材料薄膜覆层的结构示意图；

图3是图2中的超材料层的放大示意图；

图4是本发明的超材料天线罩的制造方法的较佳实施方式的流程图；

图5是由图4中的方法制得的超材料天线罩的平面示意图。

图中各标号对应的名称为：

10、59多层超材料薄膜覆层、20、54超材料层、22薄膜基材、24人工微结构、26单元、30、56热熔胶层、40、58防护层、50超材料天线罩、52天线罩

具体实施方式

如图1至图3所示，为本发明多层超材料薄膜覆层的一较佳实施方式。所述较佳实施方式包括以下步骤：

a.制作一具有人工微结构24的超材料层20。

b.在所述超材料层20的一表面粘附一热熔胶层30。

c.在所述超材料层20的另一相对表面形成一防护层40，即形成一具有人工微结构24的多层超材料薄膜覆层10。

相比现有技术，本发明的多层超材料薄膜覆层10的制造方法让所述人工微结构位于多层超材料薄膜覆层10的中间被保护起来，防止了在使用过程外界对人工微结构的磨损和破坏，以致影响所述多层超材料薄膜覆层10的电磁性能，而且制造简单。

以下对所述较佳实施方式进行详细说明：在所述步骤a中，所述超材料层20包括薄膜基材22。所述薄膜基材22由热塑性塑料制成，具体如聚甲基丙烯酸甲酯(英文名为Polymethylmethacrylate，简写为PMMA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(英文名为Acrylonitrile Butadiene Styrene，简写为ABS)、聚酰亚胺(英文名为Polyimmide，简写为PI)、聚酯(英文名为Polyester)或其混合物。本实施例中，所述薄膜基材22是由聚酰亚胺制成的柔性基材，厚度为10微米。一般，所述多个人工微结构24均是由一定长度的线段构成的具有一定几何形状的平面或立体结构，并呈周期性地排布于所述薄膜基材22的两相对表面或任一表面。且每个人工微结构24及其所在的薄膜基材22部分称作一个单元26。每个单元26的几何尺寸与穿过所述多层超材料薄膜覆层10的电磁波波长有关，如其几何尺寸为电磁波波长的十分之一。

具体在设计所述人工微结构24时，根据所述多层超材料薄膜覆层10使用场合的电磁环境，运用电磁理论，并通过电脑仿真软件如CST(由德国CST公司出品的纯电磁场仿真软件)等设计出所述多个人工微结构24的几何形状、尺寸和排布方式，并应考虑所述薄膜基材22、热熔胶层30和防护层40的介电常数和介电损耗。一般，我们只设计一个人工微结构24的几何形状和尺寸，其几何尺寸可大致100微米，进而以其为样本进行复制形成阵列排布的所述多个人工微结构24。也即，所述多个人工微结构24的几何形状和尺寸均是相同的，这样可节约设计时间和提高设计效率。当然，若不为此目的，所述多个人工微结构24的几何形状和/或尺寸完全可以不相同。

实际制作时，先在所述薄膜基材22上电镀一层金属箔，根据设计的所述多个人工微结构24的几何形状、尺寸和排布方式，在电脑程序的控制下对金属箔进行化学蚀刻而获得所述多个人工微结构24，图2中的所述图案仅为所述人工微结构24的一个示例，且所述人工微结构24是由铜线构成的金属微结构，但不构成对本发明的限制。当然，所述多个人工微结构24也可以通过光刻的方式形成在所述薄膜基材22上。

在所述步骤b中，所述热熔胶层30由低熔点塑料制成，比如在大约50～90℃时熔融，具体如乙酸乙烯脂(英文名为Ethylene Vinyl Acetate，简写为EVA)、乙烯-丙烯酸甲酯(英文名为Ethylene Methylacrylate，简写为EMA)、GBA、软化的聚氯乙烯(英文名为Polyvinyl Chloride，简写为PVC)。本实施例中，所述热熔胶层30的厚度为10微米。

在所述步骤c中，所述防护层40由耐磨、耐酸、防水等材料制成，如可由约在120～200℃的高温时发生塑性变形的塑料制成，具体为聚甲基丙烯酸甲酯(英文名为Polymethylmethacrylate，简写为PMMA)、聚对二甲酸丁二醇酯(英文名略，简写为PFT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(英文名为AcrylonitrileButadiene Styrene，简写为ABS)、聚碳酸脂(英文名为Polycarbonate，简写为PC)、聚乙烯(英文名为Polyethylene，简写为PE)、聚丙烯(英文名为Polypropylene，简写为PP)或PVC。本实施例中，所述防护层40的厚度为10微米。

当所述超材料层20的两相对表面分别附上所述热熔胶层30和防护层40时，通过热压的方法将它们结合在一起而形成所述多层超材料薄膜覆层10。

此外，所述超材料层20、热熔胶层30和防护层40的厚度可根据需要而定，不限于本发明公开的内容。根据需要，可在所述多层超材料薄膜覆层10的热熔胶层30和保护层40之间增加各种其他功能层，以制得多功能的多层超材料薄膜覆层10。

本发明的制造方法制得的多层超材料薄膜覆层10可应用于天线罩、过滤器、透镜等部件上。以下以将本发明的制造方法制得的多层超材料薄膜覆层10贴合于一天线罩上以制得一超材料天线罩50为例进行说明：

S1.制作一天线罩52。

所述天线罩52的外形可以呈任意形状，根据实际情况别特是天线60的形状而定。

S2.制作一具有多个人工微结构的超材料层54。

S3.在所述超材料层54的一表面粘附一热熔胶层56。

S4.在所述超材料层54的另一相对表面形成一防护层58，即形成一具有多个人工微结构的多层超材料薄膜覆层59。

S5.将所述多层超材料薄膜覆层59贴覆于所述天线罩52的表面，由所述热熔胶层56将所述多层超材料薄膜覆层59粘合于所述天线罩52的表面，即制得所述具有多个人工微结构的超材料天线罩50。

其他内容与制造所述多层超材料薄膜覆层10的方法相同。此方法可让所述人工微结构借助所述多层超材料薄膜覆层10方便地贴覆于所述超材料天线罩50上，工艺简单。

此外，对于要制造大型的超材料天线罩，可利用本发明的多层超材料薄膜覆层的制造方法来制作多个小型的拼块，再由这些小型的拼块依序贴合于其天线罩上而制得。

以上所述仅是本发明的若干具体实施方式和/或实施例，不应当构成对本发明的限制。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本思想的前提下，还可以做出若干改进和润饰，而这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：

a.制作一具有多个人工微结构的超材料层；

b.在所述超材料层的一表面粘附一热熔胶层；

c.在所述超材料层的另一相对表面形成一防护层，即形成一具有多个人工微结构的多层超材料薄膜覆层。

2.根据权利要求1所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述制造方法还包括通过热压将所述超材料层、热熔胶层和防护层结合在一起。

3.根据权利要求1所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述超材料层包括薄膜基材，所述多个人工微结构附着于所述薄膜基材的两相对表面或任一表面。

4.根据权利要求3所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述薄膜基材由热塑性塑料制成。

5.根据权利要求4所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述热塑性塑料为选自聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚酰亚胺和聚酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述人工微结构是金属微结构。

7.根据权利要求6所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述金属微结构由铜线构成。

8.根据权利要求1所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述热熔胶层由低熔点塑料制成。

9.根据权利要求8所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述低熔点塑料的熔融温度为50～90℃。

10.根据权利要求8所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述热熔胶层由乙酸乙烯脂、乙烯-丙烯酸甲酯或软化的聚氯乙烯制成。

11.根据权利要求1所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述防护层由约在120～200℃的高温时发生塑性变形的塑料制成。

12.根据权利要求1所述的多层超材料薄膜覆层的制造方法，其特征在于，所述防护层由聚甲基丙烯酸甲酯、聚对二甲酸丁二醇酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸脂、聚乙烯、聚丙烯或聚氯乙烯制成。

13.一种超材料天线罩的制造方法，其特别在于，所述方法包括以下步骤：

S1.制作一天线罩；

S2.利用如权利要求1-13中任意一项所述的方法制得一具有多层超材料薄膜覆层，所述超材料薄膜覆层具有多个人工微结构和热熔胶层；

S3.将所述多层超材料薄膜覆层贴覆于所述天线罩的表面，由所述热熔胶层将所述多层超材料薄膜覆层粘合于所述天线罩的表面，即制得具有多个人工微结构的超材料天线罩。

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