CN103000998A - 一种拼接结构及超材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于超材料功能板拼接的拼接结构以及具有该拼接结构的超材料，本发明的拼接结构包括上拼板和下拼板，所述上拼板和下拼板之间形成有凹槽结构,所述凹槽结构用于容纳拟拼接的两个超材料功能板，所述上拼板与所述下拼板紧固连接。本发明的超材料功能板的多个基板单元的介质基板通过拼接结构相互拼接可以将两个超材料功能板很方便地拼接起来，形成具有大面积的超材料功能板，组装效率较高；本发明的具有该拼接结构的超材料，能充分利用现有设备和工艺进行介质基板的制造，节省生产成本，同时能得到具有更大面积的超材料功能板。

Description

一种拼接结构及超材料

【技术领域】

本发明涉及新型复合材料领域，具体地涉及对电磁波具有特定电磁调制功能的超材料。

【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功能板，厚度一般为毫米级，超材料功能板是由介质基板以及阵列在介质基板上人造微结构组成，将超材料板通过一定的排布规律组合即组成超材料。超材料介质基板的材料在选材上可选用陶瓷、高分子材料、聚四氟乙烯、铁电材料、铁氧材料、铁磁材料等等，而介质基板上的人造微结构则一般为金属铜、银等材料，其结构与PCB板类似。

在超材料功能板中，阵列在介质基板上的多个人造微结构具有特定的电磁特性，能对电场或磁场产生电磁响应，通过对人造微结构的结构和排列规律进行精确设计和控制，可以使超材料呈现出各种一般材料所不具有的电磁特性，如能汇聚、发散和偏折电磁波等。现有超材料的介质基板虽然可以采用PCB电路板的制造工艺进行制造，但现有PCB电路板加工工艺制造出来的介质基板存在尺寸较小的问题，其加工尺寸一般小于600mm×600mm，对于超材料而言，在某些场合，如基站天线领域，其面积可达几平方米甚至十几平方米，对此，现有工艺制造的介质基板不能满足需要。

为了使超材料的介电常数和磁导率在拼接过程中不受或小受影响，拼接过程要求不能对已加工好的超材料功能板进行加热，因此各种焊接技术不适用于超材料功能板的拼接，因为焊接时的高温会改变超材料的电磁性能。而常规的粘结方法虽然不会改变超材料的性能，但粘结剂需要高温或长时间来固化，并且有的粘结剂有很难闻的味道，对人体和环境不利。粘结方法的另一个缺点是两块超材料一旦被粘结在一起，他们便很难再分开，除非将两块超材料毁坏，这样不利于对超材料的重新利用、运输和保存。

【发明内容】

本发明为解决上述技术问题，提供一种拼接结构以及具有该拼接结构的超材料，利用本发明的拼接结构以制造大面积超材料介质基板。

本发明实现发明目的采用的技术方案是，一种拼接结构，用于超材料功能板之间的拼接，所述拼接结构包括上拼板和下拼板，所述上拼板和下拼板之间形成有凹槽结构，所述凹槽结构用于容纳拟拼接的两个超材料功能板，所述上拼板与所述下拼板紧固连接。

更好地，所述拼接结构还包括突出结构，所述突出结构设置在所述超材料功能板的拼接部分的边缘，拟拼接的两个超材料功能板的所述突出结构对称设置且与所述凹槽结构相配合。

更好地，所述突出结构与所述超材料功能板的连接处设置有上沟槽，所述上拼板的下部对应所述上沟槽设置有上凸肋，所述上凸肋与所述上沟槽的形状相啮合。

更好地，所述突出结构与所述超材料功能板的连接处设置有下沟槽，所述下拼板的上部对应所述下沟槽设置有下凸肋，所述下凸肋与所述下沟槽的形状相啮合。

更好地，所述上拼板与所述下拼板的结构完全对称。

更好地，所述上拼板与所述下拼板通过螺钉与螺母紧固连接。

本发明还提供一种超材料，包括至少一个超材料功能板，所述超材料功能板由多个基板单元组成，所述基板单元由介质基板以及阵列在介质基板上的多个人造微结构组成，所述多个基板单元的介质基板通过拼接结构相互拼接，所述拼接结构包括上拼板和下拼板，所述上拼板和下拼板之间形成有凹槽结构，所述凹槽结构用于容纳拟拼接的两个基板单元，所述上拼板与所述下拼板紧固连接。

更好地，所述拼接结构还包括突出结构，所述突出结构设置在所述基板单元拼接部分的边缘，拟拼接的两个基板单元的所述突出结构对称设置且与所述凹槽结构相配合

更好地，所述突出结构与所述基板单元的连接处设置有上沟槽，所述上拼板的下部对应所述上沟槽设置有上凸肋，所述上凸肋与所述上沟槽的形状相啮合。

更好地，所述突出结构与所述基板单元的连接处设置有下沟槽，所述下拼板的上部对应所述下沟槽设置有下凸肋，所述下凸肋与所述下沟槽的形状相啮合。

更好地，所述上拼板与所述下拼板的结构完全对称。

更好地，所述上拼板与所述下拼板通过螺钉与螺母紧固连接。

更好地，所述介质基板为玻璃纤维环氧树脂基板或玻璃纤维溴化环氧树脂基板。

更好地，所述螺钉与螺母为增强环氧树脂材料。

更好地，所述上拼板与所述下拼板的材料与所述介质基板的材料相同。

更好地，所述介质基板为玻璃纤维环氧树脂基板或玻璃纤维溴化环氧树脂基板。

所述上拼板上设置有人造微结构。

更好地，所述人造微结构为工字型、工字衍生型或开口环型。

通过使用根据本发明的拼接结构，可以将两个超材料功能板很方便地拼接起来，形成具有大面积的超材料功能板，组装效率较高；本发明的具有该拼接结构的超材料，能充分利用现有设备和工艺进行介质基板的制造，节省生产成本，同时能得到具有更大面积的超材料功能板。

【附图说明】

图1，实施例1中拼板结构的示意图。

图2，图1的A向视图。

图3，实施例1中超材料功能板的立体结构示意图。

图4，实施例2中拼板结构的示意图。

图5，图4的结构分解图。

图6，实施例2中超材料功能板的立体结构示意图。

图7，工字衍生型结构图。

图8，开口环型结构图。

【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。

实施例1

拼接结构的示意图参看附图1，图2为图1的A向视图，拼接结构用于超材料功能板之间的拼接，包括上拼板2和下拼板3，上拼板2和下拼板3之间形成有凹槽结构，凹槽结构用于容纳拟拼接的两个超材料功能板，拼接结构还包括突出结构1，突出结构1设置在超材料功能板4的拼接部分的边缘，拟拼接的两个超材料功能板4的突出结构1对称设置且与凹槽结构相配合，本实施例中突出结构1的形状为平板形，上拼板2与下拼板3对称设置并通过螺钉5和螺母6紧固连接，螺钉5和螺母6设置在上拼板2与下拼板3的中线位置，两个超材料功能板4通过拼接结构拼接为一体。

一种超材料，包括至少一个超材料功能板，超材料功能板的立体结构示意图参看附图3，超材料功能板4由两个基板单元100组成，基板单元100由介质基板101以及阵列在介质基板101上的多个工字型人造微结构102组成，两个基板单元100的介质基板101通过拼接结构相互拼接，形成具有较大面积的超材料功能板4。拼接结构包括上拼板和下拼板，上拼板和下拼板之间形成有凹槽结构，凹槽结构用于容纳拟拼接的两个基板单元，拼接结构还包括突出结构，突出结构设置在基板单元的拼接部分的边缘，拟拼接的两个基板单元的突出结构对称设置且与凹槽结构相配合，本实施例中突出结构的形状为平板形，上拼板与下拼板对称设置并通过螺钉和螺母紧固连接，螺钉和螺母设置在上拼板2与下拼板3的中线位置，两个基板单元通过拼接结构拼接为一体。

实施例2

拼接结构的示意图参看附图4，图5为图4的结构分解图，拼接结构用于超材料功能板之间的拼接，包括上拼板2和下拼板3，上拼板2和下拼板3之间形成有凹槽结构，凹槽结构用于容纳拟拼接的两个超材料功能板，拼接结构还包括突出结构1，突出结构1设置在超材料功能板4的拼接部分的边缘，拟拼接的两个超材料功能板4的突出结构1对称设置且与凹槽结构相配合，本实施例中突出结构1与超材料功能板4的连接处设置有上沟槽11和下沟槽12，上拼板2的下部对应上沟槽11设置有上凸肋21，上凸肋21与上沟槽11的形状相啮合，下拼板3的上部对应下沟槽12设置有下凸肋32，下凸肋32与下沟槽12的形状相啮合，上拼板2与下拼板3对称设置并通过螺钉5和螺母6紧固连接，螺钉5和螺母6设置在上拼板2与下拼板3的中线位置，两个超材料功能板4通过拼接结构拼接为一体。

本实施例中，上沟槽11和下沟槽12分别与上凸肋21和下凸肋32配合，可以防止上拼板2以及下拼板3相对于突出结构1产生横向滑动，使拼接结构更为稳固。

一种超材料，包括至少一个超材料功能板，超材料功能板的立体结构示意图参看附图6，超材料功能板4由两个基板单元100组成，基板单元100由介质基板101以及阵列在介质基板101上的多个工字型人造微结构102组成，两个基板单元100的介质基板101通过拼接结构相互拼接，形成具有较大面积的超材料功能板4。拼接结构包括上拼板和下拼板，上拼板和下拼板之间形成有凹槽结构，凹槽结构用于容纳拟拼接的两个基板单元，拼接结构还包括突出结构，突出结构设置在基板单元的拼接部分的边缘，拟拼接的两个基板单元的突出结构对称设置且与凹槽结构相配合，本实施例中突出结构与基板单元的连接处设置有上沟槽和下沟槽，上拼板的下部对应上沟槽设置有上凸肋，上凸肋与上沟槽的形状相啮合，下拼板的上部对应下沟槽设置有下凸肋，下凸肋与下沟槽的形状相啮合，上拼板与下拼板对称设置并通过螺钉和螺母紧固连接，螺钉和螺母设置在上拼板与下拼板的中线位置，两个基板单元通过拼接结构拼接为一体。

本实施例中，为保持基板单元100之间人造微结构的连续性，上拼板上也设置有人造微结构，该人造微结构的形状和大小与相邻的两个基板单元100上的人造微结构保持变化规律的连续性。具体实施时，超材料介质基板101可选用玻璃纤维环氧树脂基板或玻璃纤维溴化环氧树脂基板，为使整个超材料功能板具有均一材料，本实施例中上拼板和下拼板也对应地采用玻璃纤维环氧树脂基板或玻璃纤维溴化环氧树脂基板，同时，螺钉和螺母采用增强环氧树脂材料，从而减小采用不同材质对超材料功能板整体介电常数的影响，防止在拼接后改变超材料的电磁特性。

具体实施时，人造微结构102的具体结构还可以为工字衍生型或开口环型，图7为工字衍生型结构图，图8为开口环型结构图。

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 (17)

1.一种拼接结构，用于超材料功能板之间的拼接，其特征在于：所述拼接结构包括上拼板和下拼板，所述上拼板和下拼板之间形成有凹槽结构，所述凹槽结构用于容纳拟拼接的两个超材料功能板，所述上拼板与所述下拼板紧固连接。

2.根据权利要求1所述的拼接结构，其特征在于：所述拼接结构还包括突出结构，所述突出结构设置在所述超材料功能板的拼接部分的边缘，拟拼接的两个超材料功能板的所述突出结构对称设置且与所述凹槽结构相配合。

3.根据权利要求2所述的拼接结构，其特征在于：所述突出结构与所述超材料功能板的连接处设置有上沟槽，所述上拼板的下部对应所述上沟槽设置有上凸肋，所述上凸肋与所述上沟槽的形状相啮合。

4.根据权利要求2或3所述的拼接结构，其特征在于：所述突出结构与所述超材料功能板的连接处设置有下沟槽，所述下拼板的上部对应所述下沟槽设置有下凸肋，所述下凸肋与所述下沟槽的形状相啮合。

5.根据权利要求4所述的拼接结构，其特征在于：所述上拼板与所述下拼板的结构完全对称。

6.根据权利要求1所述的拼接结构，其特征在于：所述上拼板与所述下拼板通过螺钉与螺母紧固连接。

7.一种超材料，包括至少一个超材料功能板，其特征在于：所述超材料功能板由多个基板单元组成，所述基板单元由介质基板以及阵列在介质基板上的多个人造微结构组成，所述多个基板单元的介质基板通过拼接结构相互拼接，所述拼接结构包括上拼板和下拼板，所述上拼板和下拼板之间形成有凹槽结构，所述凹槽结构用于容纳拟拼接的两个基板单元，所述上拼板与所述下拼板紧固连接。

8.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于：所述拼接结构还包括突出结构，所述突出结构设置在所述基板单元拼接部分的边缘，拟拼接的两个基板单元的所述突出结构对称设置且与所述凹槽结构相配合。

9.根据权利要求8所述的超材料，其特征在于：所述突出结构与所述基板单元的连接处设置有上沟槽，所述上拼板的下部对应所述上沟槽设置有上凸肋，所述上凸肋与所述上沟槽的形状相啮合。

10.根据权利要求8或9所述的超材料，其特征在于：所述突出结构与所述基板单元的连接处设置有下沟槽，所述下拼板的上部对应所述下沟槽设置有下凸肋，所述下凸肋与所述下沟槽的形状相啮合。

11.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于：所述上拼板与所述下拼板的结构完全对称。

12.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于：所述上拼板与所述下拼板通过螺钉与螺母紧固连接。

13.根据权利要求11所述的超材料，其特征在于：所述螺钉与螺母为增强环氧树脂材料。

14.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于：所述上拼板与所述下拼板的材料与所述介质基板的材料相同。

15.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于：所述介质基板为玻璃纤维环氧树脂基板或玻璃纤维溴化环氧树脂基板。

16.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于：所述上拼板上设置有人造微结构。

17.根据权利要求7所述的超材料，其特征在于：所述人造微结构为工字型、工字衍生型或开口环型。

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