CN102890989B - 一种用于超材料的基材以及一种超材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于超材料的基材，其特征在于：所述基材包括第一片状基材介质；第二基材介质；以及，连接介质，将所述第一片状基材介质及所述第二基材介质连接成一体。根据本发明的基材可以提供较高的介电常数，因而使得利用本发明制备的超材料具有超高的介电常数，结构简单，制备方法较易实现，适于工业上大规模生产。满足特定应用环境下的需求。

Description

一种用于超材料的基材以及一种超材料

【技术领域】

本发明涉及复合型材料，尤其涉及一种具有高介电常数的复合型超材料。

【背景技术】

“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。

“超材料"重要的三个重要特征：

(1)“超材料"通常是具有新奇人工结构的复合材料；

(2)“超材料"具有超常的物理性质(往往是自然界的材料中所不具备的)；

(3)“超材料"性质由构成材料的本征性质及其中的人造微结构共同决定。

超材料一般包括基材及附着在基材上的人造微结构。在现有技术中，通常使用陶瓷、高分子材料、铁电材料、铁氧材料或铁磁材料作为基材来制备超材料。然而这些基材材料的介电常数有限。在自然界或者工业界中能够获得和制作出的高介电常数材料主要包括以陶瓷材料为代表的高介电常数超材料，以及一些高分子聚合物，这些高介电常数材料的介电常数可以达到10左右。然而，根据人类目前对自然界的认识，这种材料在自然界中几乎不存在。也很难通过工业方法制备出这样一种具有20-50高介电常数的材料。进而使得由这些基材制备的超材料并不能满足性能要求。

【发明内容】

本发明就是要提供一种用于制备超材料的基材，该基材具有较高的介电常数，该用于超材料的基材包括：第一片状基材介质；第二基材介质；以及，连接介质，将所述第一片状基材介质及所述第二基材介质连接成一体。

在本发明的实施方式中，第一片状基材介质包括第一人造微结构及其所附着的第一附着材料。

在本发明的实施方式中，第二基材介质包括第二人造微结构及其所附着的第二附着材料。

在本发明的实施方式中，所述连接介质将所述第一人造微结构及所述第二人造微结构连接起来。

在本发明的实施方式中，所述第一人造微结构呈“工字型”，包括第一金属丝，以及设置于所述第一金属丝两端的第二金属丝。

在本发明的实施方式中，所述第二人造微结构是将所述第一人造微结构旋转90°。

在本发明的实施方式中，所述第一附着材料及所述第二附着材料为陶瓷。

在本发明的实施方式中，所述连接介质为FR4。

在本发明的实施方式中，所述基材对于频率在1GHz至3GHz的电磁波的介电常数可达到120至180范围内。

本发明还提供了一种超材料，该超材料包括根据本发明的基材。

根据本发明的基材可以提供较高的介电常数，因而使得利用本发明制备的超材料具有超高的介电常数，结构简单，制备方法较易实现，适于工业上大规模生产。满足特定应用环境下的需求。

【附图说明】

图1示出了根据本发明的用于超材料的基材100；

图2a示出了该用于超材料的基材100的第一片状基材介质110；

图2b示出了第一人造微结构的示意图；

图3a示出了该用于超材料的基材100的第二片状基材介质120；

图3b示出了第二人造微结构的示意图；

图4a及图4b示出了另一种第一人造微结构及第二人造微结构的示意图；

图5a及图5b示出了又一种第一人造微结构及第二人造微结构的示意图；

图6a及图6b示出了再一种第一人造微结构及第二人造微结构的示意图；

图7a及图7b示出了再一种第一人造微结构及第二人造微结构的示意图；

图8a及图8b示出了再一种第一人造微结构及第二人造微结构的示意图；

图9a及图9b示出了再一种第一人造微结构及第二人造微结构的示意图。

【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。

图1示出了根据本发明的用于超材料的基材100。根据本发明的用于超材料的基材包括：第一片状基材介质110；第二片状基材介质120；以及，连接介质(未示出)，其中该连接介质将第一片状基材介质及第二基材介质连接成一体。

图2a示出了该用于超材料的基材100的第一片状基材介质110的示意图。由图2a可见，该第一片状基材介质110包括第一人造微结构111及其所附着的第一附着材料112。该第一人造微结构111呈“工字型”，包括第一金属丝111a，以及设置于所述第一金属丝111a两端的第二金属丝111b，如图2b所示。

图3a示出了该用于超材料的基材100的第二片状基材介质120的示意图。由图3a可见，该第二片状基材介质120包括第二人造微结构121及其所附着的第二附着材料122。该所述第二人造微结构121是将所述第一人造微结构111旋转90°，其也包括包括第一金属丝121a，以及设置于所述第一金属丝121a两端的第二金属丝121b，如图3b所示。

在本发明中，使用连接介质(未示出)将第一片状基材介质110与第二片状基材介质120连接起来，使得图2a及图3a中，对应的A与A’、B与B’、C与C’、D与D’重合，共同形成图1中所示的用于超材料的基材100。在本发明中，尤其特别的是，将第一片状基材介质110的附着有第一人造微结构111的一侧与第二片状基材介质120的附着有第二人造微结构121的一侧通过连接介质连接起来，使得第一人造微结构111及第二人造微结构121位于基材100的内部。

在本发明的一种实施方式中，第一片状基材介质110制备成20cm*20cm的尺寸，该第一人造微结构121的尺寸为毫米数量级，第一附着材料112为陶瓷，其厚度为0.1cm；第二片状基材介质120同样制备成20cm*20cm的尺寸，并且该第二人造微结构121的尺寸为毫米数量级，第二附着材料122也是陶瓷，其厚度同样为0.1cm，该陶瓷的介电常数为16。连接介质采用FR4，使用FR4将第一片状基材介质110及第二片状基材介质120粘接起来，在本实施方式中，该FR4的厚度为0.01cm。根据本发明的用于超材料的基材100对于频率在1GHz至3GHz的电磁波其介电常数可以实现120-180范围内。在本发明的一种优选实施方式中，根据本发明用于超材料的基材100，对于频率为2GHz的电磁的介电常数为160。由此可以利用该基材100来制备具有更高介电常数的超材料。

在本发明的其他实施方式中，第一人造微结构及第二人造微结构也可以具有其他的形式，如图4a及图4b、图5a及图5b、图6a及图6b、图7a及图7b、图8a及图8b和图9a及图9b所示。

根据本发明的基材可以提供较高的介电常数，因而使得利用本发明制备的超材料具有超高的介电常数，结构简单，制备方法较易实现，适于工业上大规模生产。满足特定应用环境下的需求。

本发明还提供了一种利用本发明的基材来制备的超材料，该超材料以图1中所示的基材为基材，在第一片状基材介质110的第一附着材料112上没有第一人造微结构111一侧或/和第二片状基材介质120的第二附着材料122上没有第二人造微结构121一侧蚀刻人造金属微结构，以此来制备超材料。该超材料具有超高的介电常数。可以满足某些情况下对于超材料介电常数特殊的要求。

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)

1.一种用于超材料的基材，其特征在于：所述基材包括

第一片状基材介质；

第二基材介质；以及，

连接介质，将所述第一片状基材介质及所述第二基材介质连接成一体；

其中，所述第一片状基材介质包括第一人造微结构及其所附着的第一附着材料，所述第二基材介质包括第二人造微结构及其所附着的第二附着材料，所述第一人造微结构呈“工字型”，包括第一金属丝，以及设置于所述第一金属丝两端的第二金属丝，所述第二人造微结构是将所述第一人造微结构旋转90°。

2.根据权利要求1所述的用于超材料的基材，其特征在于，所述连接介质将所述第一人造微结构及所述第二人造微结构连接起来。

3.根据权利要求1所述的用于超材料的基材，其特征在于，所述第一附着材料及所述第二附着材料为陶瓷。

4.根据权利要求1所述的用于超材料的基材，其特征在于，所述连接介质为FR4。

5.根据上述权利要求中任一项所述的用于超材料的基材，其特征在于，所述基材对于频率在1GHz至3GHz的电磁波的介电常数可达到120至180范围内。

6.一种超材料，其特征在于，所述超材料包括根据权利要求1-4中任一项所述的基材。