CN103360036B - 一种超材料基板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超材料基板，该基板包括平板材料以及其表面的反射层。本发明还公开了一种超材料的制备方法，该方法包括将P2O5、ZnO、NaF、B2O3混合制备成玻璃粉体；将所述玻璃粉体与氧化铝粉体混合制备成浆料；将所述将浆料流延成型，制备生料带；将所述生料带烧结成平板材料；在所述平板材料的表面烧渗一层金属浆，制备成超材料基板。本发明制备的超材料基板具有介电常数低、介质损耗小、热膨胀系数小、耐高温、导热性能优良等优点，并将其制备超材料，使得超材料能够在高温下使用。

Description

一种超材料基板及其制备方法
技术领域
本发明涉及超材料领域，更具体地说，涉及一种超材料基板及其制备方法。
背景技术
氧化铝璃陶瓷具有介电常数低、介质损耗小、热膨胀系数小、耐高温、导热性能优良等优点，且其强度可以一直维持在800℃的高温而不下降，是制备耐高温基板的理想材料。
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。超材料的性质和功能主要来自于其内部的结构而非构成它们的材料，因此为设计和合成超材料，人们进行了很多研究工作。2000年，加州大学的Smith等人指出周期性排列的金属线和开环共振器(SRR)的复合结构可以实现介电常数ε和磁导率μ同时为负的双负材料，也称左手材料。超材料的应用领域非常广泛，可用于平板卫星天线。目前，主要是通过在印刷电路板(PCB)上制作微结构，但是，PCB板的使用温度较低，不能在高温下使用，所以采用PCB基板作为超材料基板的超材料不能在高温下使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有采用PCB基板作为超材料基板的超材料不能在高温下使用的缺陷，提供一种超材料基板，该超材料基板具有介电常数低、介质损耗小、热膨胀系数小、耐高温、导热性能优良等优点。
本发明还提供一种超材料基板的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超材料基板的制备方法，所述方法包括以下步骤：
a、将P2O5、ZnO、NaF、B2O3混合制备成玻璃粉体；
b、将所述玻璃粉体与氧化铝粉体混合制备成浆料；
c、将所述将浆料流延成型，制备生料带；
d、将所述生料带烧结成平板材料；
e、在所述平板材料的表面烧渗一层金属浆，制备成超材料基板。
进一步地，基于P2O5、ZnO、NaF、B2O3的总摩尔数，所述P2O5占20～35％、ZnO占35～45％、NaF占20～25％、B2O3占5～10％。
进一步地，基于P2O5、ZnO、NaF、B2O3的总摩尔数，所述P2O5占25％、ZnO占45％、NaF占20％、B2O3占10％。
进一步地，基于所述玻璃粉体和氧化铝粉体的总质量数，所述玻璃粉体占5wt％～15wt％。
一种超材料基板，所述超材料基板平板材料以及反射层，所述反射层位于所述平板材料的表面。
进一步地，所述反射层材料为金属。
进一步地，所述金属包括铜、银以及铝。
进一步地，所述反射层是通过在所述平板材料表面烧渗一层金属浆而成。
本发明一种超材料基板及其制备方法，采用该方法制备的超材料基板具有介电常数低、介质损耗小、热膨胀系数小、耐高温、导热性能优良等优点，并将该超材料基板制备超材料，使得超材料能够在高温下使用。
附图说明
图1是本发明一种超材料基板制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
本发明一种超材料基板，该基板包括平板材料以及反射层，其中，反射层位于平板材料的表面。
通常反射层的材料采用金属材料，比较常规的有铜、银或者铝，本实施例中优选铜。该铜反射层是通过在平板材料表面烧渗一层金属浆而成，冷却后即得到超材料基板。
如图1所示，为本发明一种超材料基板制备方法的工艺流程图。基于P2O5、ZnO、NaF、B2O3的总摩尔数，将P2O520～35％、ZnO35～45％、NaF20～25％、B2O35～10％配料混合，加入乙醇进行球磨2h，烘干，并放入刚玉坩埚，在高温电炉中加热至1400℃，并保温两小时，使玻璃熔体澄清均化；将玻璃熔体倒入水中淬冷后，加入乙醇球磨4h后，干燥过200目筛制备成玻璃粉体；将玻璃粉体按照5wt％～15wt％与氧化铝粉体混合后，加入乙醇、分散剂、塑化剂和粘结剂等湿磨8h后，制备成流延所需的浆料；将浆料流延成型，制备生料带，并在1500℃下烧结成平板材料；在平板材料的一个表面刷铜，并在红外炉中进行烘烤烧渗，烧渗温度550℃左右，使得铜能牢固地附着在基板上，完成氧化铝超材料基板的制备和加工。
所得到的超材料基板具有介电常数低、介质损耗小、热膨胀系数小、耐高温、导热性能优良等优点。将其制备超材料，使得超材料能够在高温下使用。
实施例1
基于P2O5、ZnO、NaF、B2O3的总摩尔数，将P2O525％、ZnO45％、NaF20％、B2O310％配料混合，加入乙醇进行球磨2h，烘干，并放入刚玉坩埚，在高温电炉中加热至1400℃，并保温两小时，使玻璃熔体澄清均化；将玻璃熔体倒入水中淬冷后，加入乙醇球磨4h后，干燥过200目筛制备成玻璃粉体；将玻璃粉体按照10wt％与氧化铝粉体混合后，加入乙醇、分散剂、塑化剂和粘结剂等湿磨8h后，制备成流延所需的浆料；将浆料流延成型，制备生料带，并在1500℃下烧结成平板材料；在平板材料的一个表面刷铜，并在红外炉中进行烘烤烧渗，烧渗温度550℃左右，使得铜能牢固地附着在基板上，完成氧化铝超材料基板的制备和加工。
所得到的超材料基板具有介电常数低、介质损耗小、热膨胀系数小、耐高温、导热性能优良等优点。将其制备超材料，使得超材料能够在800℃的高温下使用。
实施例2
基于P2O5、ZnO、NaF、B2O3的总摩尔数，将P2O535％、ZnO35％、NaF25％、B2O35％配料混合，加入乙醇进行球磨2h，烘干，并放入刚玉坩埚，在高温电炉中加热至1400℃，并保温两小时，使玻璃熔体澄清均化；将玻璃熔体倒入水中淬冷后，加入乙醇球磨4h后，干燥过200目筛制备成玻璃粉体；将玻璃粉体按照5wt％与氧化铝粉体混合后，加入乙醇、分散剂、塑化剂和粘结剂等湿磨8h后，制备成流延所需的浆料；将浆料流延成型，制备生料带，并在1500℃下烧结成平板材料；在平板材料的一个表面刷铜，并在红外炉中进行烘烤烧渗，烧渗温度550℃左右，使得铜能牢固地附着在基板上，完成氧化铝超材料基板的制备和加工。
所得到的超材料基板具有介电常数低、介质损耗小、热膨胀系数小、耐高温、导热性能优良等优点。将其制备超材料，使得超材料能够在800℃的高温下使用。
实施例3
基于P2O5、ZnO、NaF、B2O3的总摩尔数，将P2O530％、ZnO40％、NaF22％、B2O38％配料混合，加入乙醇进行球磨2h，烘干，并放入刚玉坩埚，在高温电炉中加热至1400℃，并保温两小时，使玻璃熔体澄清均化；将玻璃熔体倒入水中淬冷后，加入乙醇球磨4h后，干燥过200目筛制备成玻璃粉体；将玻璃粉体按照15wt％与氧化铝粉体混合后，加入乙醇、分散剂、塑化剂和粘结剂等湿磨8h后，制备成流延所需的浆料；将浆料流延成型，制备生料带，并在1500℃下烧结成平板材料；在平板材料的一个表面刷铜，并在红外炉中进行烘烤烧渗，烧渗温度550℃左右，使得铜能牢固地附着在基板上，完成氧化铝超材料基板的制备和加工。
所得到的超材料基板具有介电常数低、介质损耗小、热膨胀系数小、耐高温、导热性能优良等优点。将其制备超材料，使得超材料能够在800℃的高温下使用。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种超材料基板的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
a、将P2O5、ZnO、NaF、B2O3混合制备成玻璃粉体，基于P2O5、ZnO、NaF、B2O3的总摩尔数，所述P2O5占20～35％、ZnO占35～45％、NaF占20～25％、B2O3占5～10％；
b、将所述玻璃粉体与氧化铝粉体混合制备成浆料；
c、将所述将浆料流延成型，制备生料带；
d、将所述生料带烧结成平板材料；
e、在所述平板材料的表面烧渗一层金属浆，制备成超材料基板。
2.根据权利要求1所述一种超材料基板的制备方法，其特征在于，基于P2O5、ZnO、NaF、B2O3的总摩尔数，所述P2O5占25％、ZnO占45％、NaF占20％、B2O3占10％。
3.根据权利要求1所述一种超材料基板的制备方法，其特征在于，基于所述玻璃粉体和氧化铝粉体的总质量数，所述玻璃粉体占5wt％～15wt％。
4.一种超材料基板，其特征在于，所述超材料基板包括由权利要求1所述方法制备的平板材料以及反射层，所述反射层位于所述平板材料的表面。
5.根据权利要求4所述的一种超材料基板，其特征在于，所述反射层材料为金属。
6.根据权利要求5所述的一种超材料基板，其特征在于，所述金属包括铜、银以及铝。
7.根据权利要求4至6任意一项所述的一种超材料基板，其特征在于，所述反射层是通过在所述平板材料表面烧渗一层金属浆而成。
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