[发明专利]一种具有空间间隙的超材料及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及超材料领域，具体地涉及一种具有空间间隙的超材料及其制备方法。

【背景技术】

近年来，随着雷达探测、卫星通信、航空航天等高新技术的快速发展，以及抗电磁干扰、隐形技术、微波暗室等研究领域的兴起，微波吸收材料的研究越来越受到人们的重视。超材料可以现出非常奇妙的电磁效应，可用于吸波材料和隐形材料等领域，成为吸波材料领域研究的热点。

所谓超材料，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的超常材料功能。如，超材料有多层超材料功能板层叠或阵列而成，超材料功能板由介质基板和设置在介质基板上的多个金属微结构组成，超材料可以提供各种普通材料具有和不具有的材料特性。单个金属微结构大小一般小于1/10个波长，其对外加电场或磁场具有电响应或磁响应，从而具有表现出等效介电常数或等效磁导率，或者波阻抗。金属微结构的等效介电常数和等效磁导率(或波阻抗)由单元几何尺寸参数决定，可人为设计和控制。并且，金属微结构可以具有人为设计的电磁参数，从而产生许多新奇的现象。

现有超材料功能板的人造微结构一般阵列在介质基板的表面或里面，各层超材料功能板紧密结合形成整个超材料，我们可以把每一个人造微结构、人造微结构所在的介质基板以及二者周围的空间看成一个超材料基本单元，其各个基本单元的等效介电常数或等效磁导率受人造微结构、人造微结构所在的介质基板以及二者周围的空间共同影响，现有技术只通过改变人造微结构来实现整个超材料的等效介电常数或等效磁导率的改变，其控制手段有限，对于人造微结构的依赖性强，设计的灵活性不够。

【发明内容】

本发明为克服上述现有技术的缺点，一方面提供一种功能应用更为丰富的超材料，另一方面提供一种设计更为灵活的超材料制备方法。

本发明实现发明目的采用的技术方案是，由多层超材料功能板组合而成，所述超材料功能板包括介质基板以及阵列在介质基板上的多个人造微结构，所述超材料功能板两两之间设置有间隔元件，所述间隔元件与所述超材料功能板之间通过粘合剂相互粘合。

作为优选实施方式，所述间隔元件为框形隔板，所述框形隔板与所述超材料功能板之间通过粘合剂相互粘合。

作为具体实施方式，各所述隔板的厚度呈递增或递减变化。

作为具体实施方式，各所述隔板的厚度呈大小交替变化。

作为具体实施方式，各所述粘合剂为双面胶粘合剂或固态粘合树脂，所述固态粘合树脂为酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂或聚四氟乙烯树脂。

作为具体实施方式，所述隔板为方框形或圆框形隔板。

本发明还提供一种超材料的制备方法，包括以下步骤：

a.在超材料功能板的介质基板上阵列多个人造微结构，形成超材料功能板；

b.根据设计需要计算并确定超材料功能板之间空间间隙的厚度；

c.根据空间间隙的厚度确定各个超材料功能板之间的间隔元件的厚度，使间隔厚度等于所述空间间隙的厚度；

d.通过粘合剂将各个超材料功能板相互与间隔元件相互粘合组装形成超材料。

作为具体实施方式，所述步骤a中，通过化学蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法在所述介质基板上阵列多个人造微结构。

本发明的超材料制备中采用超材料功能板中设置间隔元件来增加预定空间间隙的方法，由于能通过间隔元件的厚度方便地实现空间间隙的设定，进而能对超材料的等效介电常数和等效磁导率进行预定的改变，因而在超材料的功能设计上更为灵活和多样，所制得的超材料的电磁特性也更为丰富，具有更广泛的功能应用。

【附图说明】

图1，实施例1超材料的结构剖面图。

图2，实施例1隔板的结构图。

图3，实施例2超材料的结构剖面图。

图4，实施例2隔板的结构图。

图中，1超材料功能板、2介质基板、3人造微结构、4隔板、5双面胶粘合层、6酚醛树脂粘合层。

【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