CN111463580B - 一种球形介电材料及其生产方法及龙伯透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种球形介电材料，其特点在于是一球体结构，该球体结构包括内芯、导电层和发泡材料层；所述内芯做成为球体状，且内芯由非金属材料制成；所述导电层布设于内芯的表面，该导电层覆盖内芯外表的面积小于或等于内芯的外表面积的一半；所述发泡材料层的外表面为球面状结构，该发泡材料层的内表面包裹所述导电层外表面及所述内芯表面上没有被导电层覆盖的部分。本球形介电材料具有结构简单、设计合理、结构强度高、加工方便和生产成本低等特点。本发明涉及一种球形介电材料的生产方法，该球形介电材料的生产方法具有生产效率高、成本低、可生产出重量轻、容易控制介电特性的介电材料等特点。本发明还涉及一种龙伯透镜。
Description
技术领域
本发明涉及介质材料技术领域，特别是一种球形介电材料；本发明还涉及一种球形介电材料的生产方法；本发明还涉及一种龙伯透镜。
背景技术
名为“AN ARTIFICIAL DIELECTRIC MATERIAL AND A METHOD OFMANUFACTURINGTHE SAME”，公开号为WO2009078807，公开日为2009年6月25日的专利文献公开了一种人造介电材料及其制造方法,这种人造介电材料可以用于制造龙伯透镜。其技术方案主要是将平行布置的长的导电纤维放入到上下两片发泡材料之间，在粘合固定后再将这样的三文治结构的片切割成颗粒，所得的颗粒中即带有短的互相不接触的导电纤维，将这些颗粒随机混合并用粘合剂固定在一起即制得介电常数受控的介电材料。
然而该公开文献所描述的产品及制造方法在实际上是存在缺陷的：由于颗粒的尺寸很小，通常只有几毫米立方，因此将通过粘合而形成三文治结构切割成颗粒状的介电材料单元时，介电材料单元中的发泡材料很容易变形，同时裁切过后发泡材料与导电纤维二者也很容易脱离，介电材料的结构强度低。另外，这种先整体生产再裁切的生产方式，在后期的裁切工作量比较大，裁切的精度要求也比较高，最终都会导致生产成本的增加。
于是需要对现有的介电材料的结构以及制造方法进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种球形介电材料，该球形介电材料具有结构简单、设计合理、结构强度高、加工方便和生产成本低等优点。
本球形介电材料的技术方案是这样实现的：一种球形介电材料，其特点在于是一球体结构，该球体结构包括内芯、导电层和发泡材料层；所述内芯做成为球体状，且内芯由非金属材料制成；所述导电层布设于内芯的表面，该导电层覆盖内芯外表的面积小于或等于内芯的外表面积的一半；所述发泡材料层的外表面为球面状结构，该发泡材料层的内表面包裹所述导电层外表面及所述内芯表面上没有被导电层覆盖的部分。
进一步地，所述内芯做成为空心结构，该内芯优选由塑料或玻璃制成。
再进一步地，所述导电层优选是半球形状的。
又再进一步地，所述内芯的外径直径优选在3～6mm的范围内；所述导电层的厚度优选在0.01～0.5mm的范围内；所述发泡材料层的厚度优选在1～8mm的范围内。
本球形介电材料的有益效果：在球体结构的情况下，在生产时只需控制发泡材料层的厚度即可生产出不同尺寸的球形介电材料，发泡材料层将内芯、导电层包裹起来的设计，使发泡材料层不会出现脱位的问题，使本球形介电材料具有结构简单、设计合理、结构强度高、加工方便和生产成本低等优点。
应当说明的是，介电材料的重要指标是介电常数，发泡材料层所用的发泡材料应该选用介电常数尽可能低的材料。而导电层的厚度和材料是可以用来提升介电常数的，发泡材料层的厚度则可以控制单位体积内导电层的面积所占的比例，且这些材料和/或参数是可以人为控制的，于是通过人为设定这些材料和/或参数就可以令所生产出来的发泡介质材料的介电常数最终符合目标。
本发明还涉及一种球形介电材料的生产方法，该球形介电材料的生产方法具有生产效率高、成本低、可生产出重量轻、容易控制介电特性的介电材料等优点。
本球形介电材料的生产方法的技术方案是这样实现的：一种球形介电材料的生产方法，其特点在于包括以下生产步骤：
1)采用非金属材料生产出球体状的内芯；
2)通过一喷涂装置往内芯的外表面上喷涂导电材料，以在内芯上形成导电层，该导电层覆盖内芯外表的面积小于或等于内芯的外表面积的一半；
3)通过一喷发泡剂装置对形成有导电层的内芯的外表面进行全面喷涂发泡剂，得到第一半成品；
4)对步骤3)得到的第一半成品进行加温，致使第一半成品上的发泡剂发泡定型形成发泡材料层；
5)测量发泡材料层的厚度，厚度达到预设值的话，即得到成品；厚度未达预设值的话，继续向发泡材料层的外表面进行全面喷涂发泡剂，得到第二半成品，然后加温使第二半成品上的发泡剂发泡定型，以使发泡材料层的厚度达到预设值，从而得到成品。
进一步地，步骤3)和步骤5)中所喷的发泡剂均是浆状结构的，在步骤3)与步骤4)之间、步骤5)中对第二半成品进行加温之前均具有一喷粉工序，以在浆状的发泡剂表面上覆盖一层粉末，防止球体之间互相粘黏，喷粉工序中所喷的粉末是粉状的发泡材料。
再进一步地，步骤1)中的内芯做成为空心结构，该内芯优选由塑料或玻璃制成。
又再进一步地，步骤2)中的导电层优选是做成为半球形状的。
又还再进一步地，所述内芯的外径直径优选在3～6mm的范围内；所述导电层的厚度优选在0.01～0.5mm的范围内；所述发泡材料层的厚度优选在1～8mm的范围内。
通过这样的技术方案，即可简单高效地制得带导电层的颗粒状的球形介电材料，不需要进行任何裁切，因此其工艺简单，生产成本低，单位体积的重量也非常轻。而且通过选定导电层的材料和厚度等就可以控制最终产品的介电常数。
本球形介电材料的生产方法具有生产效率高、成本低、可生产出重量轻、容易控制介电特性的介电材料等优点。
本发明还涉及一种龙伯透镜，该龙伯透镜具有结构简单、设计合理、生产成本低及重量轻等优点。
本龙伯透镜的技术方案是这样实现的：一种龙伯透镜，其特点在于包括内核和层层包裹所述内核的若干个介质层；所述内核为前述方案所述的球形介电材料；各介质层分别由若干颗粒单元构成，各介质层中的颗粒单元均为前述方案所述的球形介电材料；所述内核与最靠近内核的那一介质层之间通过粘胶连接，相邻的2个介质层之间也是通过粘胶连接的；内核的内芯与各介质层的颗粒单元的内芯相同，内核的导电层与各介质层的颗粒单元的导电层相同，内核的发泡材料层的厚度小于各介质层中的颗粒单元上的发泡材料层的厚度，且越靠近所述内核的介质层中的颗粒单元上的发泡材料层的厚度越薄。
本龙伯透镜的有益效果：本龙伯透镜的内核和各介质层的颗粒单元都是球体结构，且球体结构包括内芯、导电层和发泡材料层，这样的球形介电材料具有结构简单，介电常数可准确控制，单位体积重量轻，在生产时也只需控制发泡材料层的厚度即可，本龙伯透镜的内核和各介质层的颗粒单元通过采用了这样结构的球形介电材料构成的设计，使本龙伯透镜具有结构简单、设计合理、生产成本低及重量轻等优点。
附图说明
图1为实施例1的局部剖视立体结构示意图。
图2为实施例3的结构示意图。
图3为图2中的A-A方向的结构示意图。
附图标记说明：11-内芯；12-导电层；13-发泡材料层；
21-内核；22-介质层；23-外壳。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例是一种球形介电材料，其是一球体结构，该球体结构包括内芯11、导电层12和发泡材料层13；所述内芯11做成为球体状，内芯11的外径直径在3～6mm的范围内，且内芯11由非金属材料制成；所述导电层12布设于内芯11的表面，该导电层12覆盖内芯11外表的面积等于内芯11的外表面积的一半，导电层12的厚度在0.01～0.5mm的范围内；所述发泡材料层13的外表面为球面状结构，该发泡材料层13的内表面包裹所述导电层12外表面及所述内芯11表面上没有被导电层12覆盖的部分，发泡材料层13的厚度在1～8mm的范围内。这样的设计在生产时只需控制发泡材料层13的厚度即可生产出不同尺寸的球形介电材料，发泡材料层13将内芯11、导电层12包裹起来，使发泡材料层13不会出现脱位的问题，使本球形介电材料具有结构简单、设计合理、结构强度高、加工方便和生产成本低等优点。
为了使本球形介电材料的重量更轻，如图1所示，所述内芯11做成为空心结构，该内芯11具体是由塑料或玻璃制成的。
为了避免本球形介电材料的介电常数过大，如图1所示，所述导电层12是半球形状的，也就是说导电层12是连续不间断地覆盖对内芯11的表面进行覆盖的。
实施例2
本实施例是一种球形介电材料的生产方法，其特征在于：包括以下生产步骤：
1)采用非金属材料生产出球体状的内芯，该步骤1)中的内芯做成为空心结构，该内芯具体是由塑料或玻璃制成的，且内芯的外径直径在3～6mm的范围内；
2)通过一喷涂装置往内芯的外表面上喷涂导电材料，以在内芯上形成导电层，该导电层覆盖内芯外表的面积等于内芯的外表面积的一半，该步骤中的导电层做成为半球形状且导电层的厚度在0.01～0.5mm的范围内；在生产时内芯放置在流水线上带有的凹槽中，当流水线上的内芯行走途经一喷涂装置后，喷涂装置往内芯的外表面上喷涂导电材料，这样在内芯的外表面上喷涂形成半球形状的导电层；
3)通过一喷发泡剂装置对形成有导电层的内芯的外表面进行全面喷涂发泡剂，得到第一半成品；
4)对步骤3)得到的第一半成品进行加温，致使第一半成品上的发泡剂发泡定型形成发泡材料层；
5)测量发泡材料层的厚度，发泡材料层的厚度在1～8mm的范围内，厚度达到预设值的话，即得到成品；厚度未达预设值的话，继续向发泡材料层的外表面进行全面喷涂发泡剂，得到第二半成品，然后加温使第二半成品上的发泡剂发泡定型，以使发泡材料层的厚度达到预设值，从而得到成品。
步骤3)和步骤5)中所喷的发泡剂均是浆状结构的，在步骤3)与步骤4)之间、步骤5)中对第二半成品进行加温之前均具有一喷粉工序，以在浆状的发泡剂表面上覆盖一层粉末，喷粉工序中所喷的粉末是粉状的发泡材料。通过在第一半成品、第二半成品的浆状发泡剂表面上覆盖一层粉末，使得步骤4)中需要对多个堆叠在一起第一半成品进行同时加温时，2个第一半成品上的发泡剂不会相互粘黏在一起，同理，当步骤5)中对多个堆叠在一起的第二半成品进行同时加温时，2个第二半成品上的发泡剂也不会相互粘黏在一起，这种可以将多个第一半成品、第二半成品归集起来再进行集体加温的方式，使本球形介电材料的生产方法生产效率更高，生产起来更加方便。
本球形介电材料的生产方法可简单高效地制得带导电层的颗粒状的球形介电材料，不需要进行任何裁切，因此其工艺简单，生产成本低，单位体积的重量也非常轻。而且通过选定导电层的材料和厚度等就可以控制最终成品的介电常数。本球形介电材料的生产方法具有生产效率高、成本低、可生产出重量轻、容易控制介电特性的介电材料等优点。
实施例3
如图2、图3所示，本实施例是一种龙伯透镜，包括内核21和层层包裹所述内核21的若干个介质层22，在实际实施时本龙伯透镜还包括外壳23，内核21和介质层22处于外壳23中；所述内核21为实施例1所述的球形介电材料；各介质层22分别由若干颗粒单元构成，各介质层22中的颗粒单元均为实施例1所述的球形介电材料；所述内核21与最靠近内核21的那一介质层22之间通过粘胶连接，相邻的2个介质层22之间也是通过粘胶连接的；内核21的内芯与各介质层22的颗粒单元的内芯相同，内核21的导电层与各介质层22的颗粒单元的导电层相同，内核21的发泡材料层的厚度小于各介质层22中的颗粒单元上的发泡材料层的厚度，内核21的介电常数等于2，且越靠近所述内核21的介质层22中的颗粒单元上的发泡材料层的厚度越薄。这样的设计越靠近内核21的介质层22中的导电材料与发泡材料之比越大，介质层22中的导电材料与发泡材料之比越大的话相应介电常数也越大，这样的结构可轻易设计出越靠近内核21的介质层22对应的介电常数越接近2，越远离内核21的介质层22的介电常数越接近1的龙伯透镜。本龙伯透镜的内核21和各介质层22的颗粒单元都是实施例1所述结构的球形介电材料，这样的球形介电材料具有结构简单，介电常数可准确控制，单位体积重量轻，在生产时也只需控制发泡材料层的厚度即可，本龙伯透镜的内核21和各介质层22的颗粒单元通过采用了这样结构的球形介电材料构成的设计，使本龙伯透镜具有结构简单、设计合理、生产成本低及重量轻等优点。
Claims (10)
1.一种球形介电材料，其特征在于：是一球体结构，该球体结构包括内芯、导电层和发泡材料层；所述内芯做成为空心球体状，且内芯由非金属材料制成；所述导电层布设于内芯的表面，该导电层覆盖内芯外表的面积小于或等于内芯的外表面积的一半；所述发泡材料层的外表面为球面状结构，该发泡材料层的内表面包裹所述导电层外表面及所述内芯表面上没有被导电层覆盖的部分。
2.根据权利要求1所述的一种球形介电材料，其特征在于：所述内芯由塑料或玻璃制成。
3.根据权利要求1所述的一种球形介电材料，其特征在于：所述导电层是半球形状的。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种球形介电材料，其特征在于：所述内芯的外径直径在3～6mm的范围内；所述导电层的厚度在0.01～0.5mm的范围内；所述发泡材料层的厚度在1～8mm的范围内。
5.一种球形介电材料的生产方法，其特征在于：包括以下生产步骤：
1)采用非金属材料生产出空心球体状的内芯；
2)通过一喷涂装置往内芯的外表面上喷涂导电材料，以在内芯上形成导电层，该导电层覆盖内芯外表的面积小于或等于内芯的外表面积的一半；
3)通过一喷发泡剂装置对形成有导电层的内芯的外表面进行全面喷涂发泡剂，得到第一半成品；
4)对步骤3)得到的第一半成品进行加温，致使第一半成品上的发泡剂发泡定型形成发泡材料层；
5)测量发泡材料层的厚度，厚度达到预设值的话，即得到成品；厚度未达预设值的话，继续向发泡材料层的外表面进行全面喷涂发泡剂，得到第二半成品，然后加温使第二半成品上的发泡剂发泡定型，以使发泡材料层的厚度达到预设值，从而得到成品；步骤3)和步骤5)中所喷的发泡剂均是浆状结构的。
6.根据权利要求5所述的一种球形介电材料的生产方法，其特征在于：在步骤3)与步骤4)之间、步骤5)中对第二半成品进行加温之前均具有一喷粉工序，以在浆状的发泡剂表面上覆盖一层粉末，喷粉工序中所喷的粉末是粉状的发泡材料。
7.根据权利要求5所述的一种球形介电材料的生产方法，其特征在于：步骤1)中的内芯由塑料或玻璃制成。
8.根据权利要求5所述的一种球形介电材料的生产方法，其特征在于：步骤2)中的导电层是做成为半球形状的。
9.根据权利要求5或6或7或8所述的一种球形介电材料的生产方法，其特征在于：所述内芯的外径直径在3～6mm的范围内；所述导电层的厚度在0.01～0.5mm的范围内；所述发泡材料层的厚度在1～8mm的范围内。
10.一种龙伯透镜，其特征在于：包括内核和层层包裹所述内核的若干个介质层；所述内核为权利要求1所述的球形介电材料；各介质层分别由若干颗粒单元构成，各介质层中的颗粒单元均为权利要求1所述的球形介电材料；所述内核与最靠近内核的那一介质层之间通过粘胶连接，相邻的2个介质层之间也是通过粘胶连接的；内核的内芯与各介质层的颗粒单元的内芯相同，内核的导电层与各介质层的颗粒单元的导电层相同，内核的发泡材料层的厚度小于各介质层中的颗粒单元上的发泡材料层的厚度，且越靠近所述内核的介质层中的颗粒单元上的发泡材料层的厚度越薄。
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