CN102719028B - 一种超材料基板及制备方法、制备的超材料天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超材料基板，所述超材料基板的制备材料包括聚苯乙烯和氧化铝纤维，所述氧化铝纤维占所述聚苯乙烯的2wt%~48wt%。还涉及该超材料基板的制备方法及由该超材料基板制备的超材料天线。由于氧化铝纤维和聚苯乙烯成本低、制备工艺简单，因此具有很高的性价比，采用氧化铝纤维为聚苯乙烯的填料制备的超材料基板,耐热性高、损耗低和强度高，同时制备该超材料基板的过程简单、成本低；由于该超材料基板耐热性好，适用于高热的高集成度和高功率电路中，同时损耗低、强度高，满足超材料天线对基板性能的要求。
Description
【技术领域】
本发明涉及超材料领域，尤其涉及一种超材料基板及制备方法、制备的超材料天线。
【背景技术】
超材料是近十年来发展起来的对电磁波起调制作用的材料。超材料一般是由一定数量的金属微结构附在具有一定力学、电磁学的基板上，这些具有特定图案和材质的微结构会对经过其身的特定频段的电磁波产生调制作用。
电子产品正向薄型化、高性能化和多功能化的方向发展，为此，基板材料不仅应具有较低的介电常数和介质损耗，还要具有优异的热性能、电性能和机械性能。由于聚合物具有高电阻率，低介电常数和易加工等优点，常被用作封装材料或者基板材料，但是它们热性能较差，不适合应用于高热的高集成度和高功率电路。
传统的基板树脂多采用酚醛树脂和环氧树脂，目前应用最多的是玻璃纤维增强的环氧树脂板FR-4，这种材料由于具有制造成本低、性价比高等优点，在低频电子产品中有较好的应用，但在高频电路中，由于其介电性能以及耐高温性能较差，因此，FR-4不适合应用于高频电路中。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：提供一种耐热性高、损耗低、强度高的超材料基板，还提供制备该超材料基板的方法、制备的超材料天线。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种超材料基板，所述超材料基板的制备材料包括聚苯乙烯和氧化铝纤维，所述氧化铝纤维占所述聚苯乙烯的2wt%~48wt%。
所述氧化铝纤维的长度为1~6mm。
一种超材料基板的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
配制聚苯乙烯溶液；
将氧化铝纤维加入到聚苯乙烯溶液中形成混合溶液，其中氧化铝纤维占所述聚苯乙烯的2wt%~48wt%；
将固化剂溶液与混合溶液混合，搅拌均匀后浇注到模具中热压获得所制备的超材料基板，其中热压温度为75℃~220℃、热压压力为0.5~5MPa。
所述固化剂溶液与所述混合溶液混合后还加入促进剂溶液，所述促进剂溶液与所述混合溶液的体积比为1:1~3:1。
所述固化剂溶液与所述混合溶液的体积比为1:1~3:1
所述聚苯乙烯溶液的浓度为15%~30%。
所述氧化铝纤维的长度为1~6mm。
一种超材料天线，包括超材料基板和附着于所述超材料基板上的金属微结构，所述超材料基板为上述任一一项所述的超材料基板。
本发明的有益效果为：由于氧化铝纤维和聚苯乙烯成本低、制备工艺简单，因此具有很高的性价比，采用氧化铝纤维为聚苯乙烯的填料制备的超材料基板,耐热性高、损耗低和强度高，同时制备该超材料基板的过程简单、成本低；由于该超材料基板耐热性好，适用于高热的高集成度和高功率电路中，同时损耗低、强度高，满足超材料天线对基板性能的要求。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
配制浓度为15%的聚苯乙烯溶液；
将氧化铝纤维加入到聚苯乙烯溶液中搅拌均匀形成混合溶液，其中氧化铝纤维占聚苯乙烯的10wt%，并且氧化铝纤维的长度为2mm；
取一份的混合溶液、一份的10%N,N-二甲基苯胺苯乙烯溶液、一份的1.2%过氧化二苯甲酰苯乙烯溶液混合，搅拌均匀后浇注到模具中，待溶剂蒸发完后热压，热压温度为75℃、热压压力为1MPa，获得所制备的超材料基板。
实施例二
配制浓度为20%的聚苯乙烯溶液；
将氧化铝纤维加入到聚苯乙烯溶液中搅拌均匀形成混合溶液，其中氧化铝纤维占聚苯乙烯的2wt%，并且氧化铝纤维的长度为6mm；
取一份的混合溶液、一份的1%环烷酸钴苯乙烯溶液、一份的0.95%过氧化环己酮苯乙烯溶液混合，搅拌均匀后浇注到模具中，待溶剂蒸发完后热压热压，热压温度为100℃、热压压力为0.5MPa，获得所制备的超材料基板。
实施例三
配制浓度为22%的聚苯乙烯溶液；
将氧化铝纤维加入到聚苯乙烯溶液中搅拌均匀形成混合溶液，其中氧化铝纤维占聚苯乙烯的18wt%，并且氧化铝纤维的长度为4mm；
取一份的混合溶液、两份的10%N,N-二甲基苯胺苯乙烯溶液、两份的1%过氧化二苯甲酰苯乙烯溶液混合，搅拌均匀后浇注到模具中，待溶剂蒸发完后热压，热压温度为80℃、热压压力为1.5MPa，获得所制备的超材料基板。
实施例四
配制浓度为30%的聚苯乙烯溶液；
将氧化铝纤维加入到聚苯乙烯溶液中搅拌均匀形成混合溶液，其中氧化铝纤维占聚苯乙烯的30wt%，并且氧化铝纤维的长度为1mm；
取一份的混合溶液、三份的10%N,N-二甲基苯胺苯乙烯溶液、三份的0.8%过氧化二苯甲酰苯乙烯溶液混合，搅拌均匀后浇注到模具中，待溶剂蒸发完后热压，热压温度为200℃、热压压力为4.5MPa，获得所制备的超材料基板。
实施例五
配制浓度为27%的聚苯乙烯溶液；
将氧化铝纤维加入到聚苯乙烯溶液中搅拌均匀形成混合溶液，其中氧化铝纤维占聚苯乙烯的48wt%，并且氧化铝纤维的长度为5mm；
取一份的混合溶液、两份的1%环烷酸钴苯乙烯溶液、两份的0.85%过氧化环己酮苯乙烯溶液混合，搅拌均匀后浇注到模具中，待溶剂蒸发完后热压热压，热压温度为180℃、热压压力为5MPa，获得所制备的超材料基板。
实施例六
配制浓度为27%的聚苯乙烯溶液；
将氧化铝纤维加入到聚苯乙烯溶液中搅拌均匀形成混合溶液，其中氧化铝纤维占聚苯乙烯的38wt%，并且氧化铝纤维的长度为3.5mm；
取一份的混合溶液、三份的1%环烷酸钴苯乙烯溶液、三份的0.8%过氧化环己酮苯乙烯溶液混合，搅拌均匀后浇注到模具中，待溶剂蒸发完后热压热压，热压温度为220℃、热压压力为3.5MPa，获得所制备的超材料基板。
由以上方法制备的超材料基板包括聚苯乙烯和氧化铝纤维，其中氧化铝纤维占聚苯乙烯的2wt%~48wt%。由于氧化铝纤维和聚苯乙烯成本低、制备工艺简单，因此具有很高的性价比，采用氧化铝纤维为聚苯乙烯的填料制备的超材料基板,耐热性高、损耗低和强度高，同时制备该超材料基板的过程简单、成本低。
利用上述超材料基板制成的超材料天线，该超材料天线包括超材料基板和附着于超材料基板上的金属微结构。由于该超材料基板耐热性好，适用于高热的高集成度和高功率电路中，同时损耗低、强度高，满足超材料天线对基板性能的要求。
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 (6)
1.一种超材料基板，其特征在于，所述超材料基板的制备材料包括聚苯乙烯和氧化铝纤维，所述氧化铝纤维占所述聚苯乙烯的2wt％，其中，所述氧化铝纤维的长度为6mm。
2.一种超材料基板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：配制聚苯乙烯溶液；
将氧化铝纤维加入到聚苯乙烯溶液中形成混合溶液，其中氧化铝纤维占所述聚苯乙烯的2wt％；
将固化剂溶液与混合溶液混合，搅拌均匀后浇注到模具中热压获得所制备的超材料基板，其中热压温度为100℃、热压压力为0.5MPa；
其中，所述氧化铝纤维的长度为6mm。
3.根据权利要求2所述的超材料基板的制备方法，其特征在于，所述固化剂溶液与所述混合溶液混合后还加入促进剂溶液，所述促进剂溶液与所述混合溶液的体积比为1:1。
4.根据权利要求2所述的超材料基板的制备方法，其特征在于，所述固化剂溶液与所述混合溶液的体积比为1:1。
5.根据权利要求2所述的超材料基板的制备方法，其特征在于，所述聚苯乙烯溶液的浓度为20％。
6.一种超材料天线，包括超材料基板和附着于所述超材料基板上的金属微结构，其特征在于，所述超材料基板为根据权利要求2～5任一一项所述的超材料基板的制备方法制备的超材料基板。
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