CN102751582A - 一种超材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种超材料的制备方法，该制备方法包括：将陶瓷介电材料成型出陶瓷块；将所述陶瓷块打磨成陶瓷微球；将陶瓷微球内嵌到预置的第一基板与第二基板拼接所得的球形空腔中，所述球形空腔的体积成梯度变化。本发明通过在基材中填充体积大小成梯度变化的陶瓷微球，从而获得微结构大小成梯度变化的介电超材料，工艺流程简单。

Description

一种超材料的制备方法
【技术领域】
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种超材料的制备方法。 
【背景技术】
目前常用的材料是建立在对天然材料原有性质的改进和提高上，但随着材料设计和制备水平的不断提高，对天然材料各种性质和功能的进一步改进的空间越来越小。基于这种现状，一些具有天然材料所不具备的超常物理性质的复合材料产生，例如超材料。人们可以通过对材料各种层次的结构和关键物理尺度进行进行调制从而实现各种物理特性，获得自然界中在该层次或尺度上有序、无序、或者无结构的材料所不具备的物理性质。 
现有技术中，用高介电材料或者铁磁材料作为微结构，这些方案均采用球形结构，在目前可应用的微波频段，微球必须在毫米级或者更小。但是现有的陶瓷微球工艺还不能解决均一性问题。 
【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，能够实现微结构的大小成梯度变化的超材料。 
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，该方法包括： 
将陶瓷介电材料成型出陶瓷块； 
将所述陶瓷块打磨成陶瓷微球； 
将陶瓷微球内嵌到预置的第一基板与第二基板拼接所得的球形空腔中，所述球形空腔的体积成梯度变化。 
与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：通过在两块基板上成型出直径成梯度变化的半球型凹槽，当两块基板进行拼接时可获得体积成梯度变化的球形空腔，将通过陶瓷介电材料获得的陶瓷微球内嵌到球形空腔中，以陶瓷微球为微结构，从而可获得微结构成梯度变化的超材料，且简单方便。 
【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是本发明实施例提供的一种超材料的制备状态图； 
图2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3是本发明实施例二提供的一种超材料的制备方法流程图。 
【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。 
首先，为了本领域的技术人员能够更清楚的了解本发明的技术方案，下面结合图1对本发明的技术方案进行简要介绍。 
参见图1，为本发明实施例提供的一种超材料的制备状态图，包括： 
将具有特定介电常数和磁导率的介电材料按照陶瓷加工成型工艺制备所得的条形柱体所示的状态图(如图1中11所示)；将条形柱体陶瓷切割为陶瓷块所示的状态图(如图1中12所示)；将陶瓷块置于滚筒中进行打磨所示的状态图(如图1中13所示)；将陶瓷块打磨成陶瓷微球所示的状态图(如图1中14所示)；将陶瓷微球按照体积成梯度变化的规律内嵌到第一基板与第二基板拼接所得的球形空腔中所示的状态图(如图1中15所示)。 
以上可以看出，将具有特定电磁特性的陶瓷材料打磨成陶瓷微球，然后在两块基板上成型出直径成梯度变化的半球型凹槽，当两块基板进行拼接时可获得体积成梯度变化的球形空腔，将通过陶瓷介电材料获得的陶瓷微球内嵌到球形空腔中，以陶瓷微球为微结构，从而可获得微结构成梯度变化的超材料，且简单方便。 
实施例一、 
参见图2，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： 
S21：选取具有预设介电常数和磁导率的陶瓷介电材料。 
S22：将S21选取好的陶瓷介电材料按照陶瓷加工工艺，成型出毫米级的圆柱形或者立方形陶瓷长条。 
S23：将陶瓷长条切割为立方块或者圆柱块。 
S24：将陶瓷块放置于装有摩擦介质的滚筒内，以预设的速度转动滚筒，在预设的时间段后停止转动，获得体积大小不同的陶瓷微球。 
其中，所述摩擦介质可以为细砂。 
S25：将陶瓷微球放置在预设的与其直径相同的第一基板的凹槽中，该第一基板的凹槽直径大小成梯度变化。 
S26：将预设的第二基板与第一基板进行拼接，使陶瓷微球内嵌到第一基板与第二基板拼接所得的球形空腔中。 
其中，第二基板的凹槽与第一基板的凹槽相同。 
本实施例中，将具有预设介电常数和磁导率的陶瓷介电材料打磨成体积大小不同的陶瓷微球，然后将陶瓷微球内嵌到预设的两块基板拼接所得的球形空腔中，该球形空腔的体积成梯度变化，从而获得以陶瓷微球为微结构的超材料。 
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，该制备方法相对于实施例一，区别在于，还包括制备基板的过程。该实施例的具体流程如下： 
S31：在第一基板上成型出直径大小成梯度变化的半球形凹槽。 
具体的，可采用数控机床或者电火花机床加工。 
S32：在第二基板上成型出与第一基板相同的半球形凹槽。 
其中，第一基板与第二基板为有机材料或者复合材料，例如，第一基板和第二基板的材料为铁氟龙或者丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。在具体的实施过程中，根据所需的超材料性质选择适合的基板材 料。 
S33：选取具有预设介电常数和磁导率的陶瓷介电材料。 
S34：将陶瓷介电材料按照陶瓷加工工艺，成型出毫米级的圆柱形或者立方形陶瓷长条。 
S35：将陶瓷长条切割为立方块或者圆柱块。 
S36：将陶瓷块放置于装有摩擦介质的滚筒内，并在所述滚筒中加入去离子水。 
其中，所述摩擦介质可以为细砂。 
S37：以预设的速度转动滚筒，在预设的时间段后停止转动，获得体积大小不同的陶瓷微球。 
S38：将陶瓷微球放置在与其直径相同的第一基板的凹槽中。 
S39：将第二基板与第一基板进行拼接，使陶瓷微球内嵌到第一基板与第二基板拼接所得的球形空腔中，获得以陶瓷微球为微结构的超材料。 
其中，陶瓷微球的介电常数大于第一基板材料的介电常数；各陶瓷微球的直径为毫米量级。 
本实施例中，通过在第一基板和第二基板上分别成型出直径大小成梯度变化的半球型凹槽，当第一基板和第二基板进行拼接时可获得球形空腔，将直径与所填充空腔直径相同的陶瓷微球内嵌到球形空腔中，从而得到以球形空腔形状为微结构，且该微结构大小成梯度变化的超材料。 
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：
将陶瓷介电材料成型出陶瓷块；
将所述陶瓷块打磨成陶瓷微球；
将陶瓷微球内嵌到预置的第一基板与第二基板拼接所得的球形空腔中，所述球形空腔的体积成梯度变化。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷块的形状为圆柱形或者立方形。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述陶瓷块打磨成陶瓷微球，具体包括：
将所述陶瓷块放置于装有摩擦介质的滚筒内；
以预设的速度转动滚筒，在预设的时间段后停止转动，获得陶瓷微球。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述以预设的速度转动滚筒之前，还包括：
在所述滚筒中加入去离子水。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述方法之前还包括：
在第一基板和第二基板上分别成型出直径成梯度变化的半球形凹槽。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述将陶瓷微球内嵌到预置的第一基板与第二基板拼接所得的球形空腔中，具体包括：
将陶瓷微球放置在与其直径相同的第一基板的凹槽中；
将第二基板与第一基板进行拼接，使陶瓷微球内嵌到第一基板与第二基板拼接所得的球形空腔中。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一基板与所述第二基板为有机材料或者复合材料。
8.根据权利要求1或者所述的方法，其特征在于，所述陶瓷介电材料的介电常数大于第一基板的介电常数和第二基板的介电常数。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一基板和第二基板的材料为铁氟龙或者丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各陶瓷微球的直径为毫米量级。
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