[发明专利]高强度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，更具体地说，涉及一种高强度超材料及其制备方法。

背景技术

超材料是一种新型人工合成材料，具有特殊的电磁响应特性，因而可广泛应用在电磁通信等领域。

超材料包括基材和附着在基材上的人造微结构，通常人造微结构为具有一定几何图案如“工”字形、开口谐振环等形状的金属丝，基材为平板形，通常选用陶瓷等介电常数和磁导率接近于空气的材料，也就是说基材对电磁响应的影响比较小。

超材料通常包括多个基材平板，通常将各个基材相互平行地堆叠到一起，然后通过封装工艺将它们组成一个整体。这种平板叠加的结构具有定位简单、封装简易的好处，但是缺点是强度不够大、厚重、基材材料耗用大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种高强度超材料及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种高强度超材料，包括基材和附着在所述基材上的人造微结构，所述基材的横截面成栅格形。

在本发明所述的高强度超材料中，所述栅格的各个格单元为矩形或者菱形或圆形。

本发明还提供一种高强度超材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、制成平板形基材片层；

S2、在所述基材片层上附着人造微结构，得到超材料片层；

S3、将所述超材料片层弯折成锯齿形；

S4、将多个锯齿形超材料片层叠加起来，并结合成一体。

在本发明所述的制备方法中，所述步骤S2通过蚀刻或印刷工艺附着人造微结构。

在本发明所述的制备方法中，所述步骤S3通过热压成型工艺制成。

在本发明所述的制备方法中，所述锯齿的每个齿牙为矩形或三角形或半圆形。

在本发明所述的制备方法中，所述步骤S4包括以下步骤：

S41、将多个锯齿形超材料片层自下而上堆叠放置；

S42、对所述多个锯齿形超材料片层加热，且加热温度低于所述基材片层的熔点；

S43、挤压所述多个锯齿形超材料片层，使相邻两锯齿形超材料片层的接触点融合到一起，从而将二者连接结合。

在本发明所述的制备方法中，所述步骤S4是通过点焊工艺将任意相邻两锯齿形超材料片层连接而实现的。

在本发明所述的制备方法中，所述步骤S4通过超材料片层上的螺纹孔和螺栓配合，实现各锯齿形超材料片层的连接结合。

在本发明所述的制备方法中，所述基材的材料为聚四氟乙烯或环氧树脂。

采用本发明的高强度超材料及其制备方法，具有以下有益效果：采用本发明方法，可以一次将多个超材料片层粘合而直接制得高强度超材料，操作简单，无需特别设备，制造成本低，且制得的超材料，其基材具有栅格形横截面，抗冲击强度高、质量轻便。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的高强度超材料的制备方法的流程图；

图2是图1所示步骤S4的具体流程图；

图3是经过步骤S1得到的基材片层的侧视图；

图4是图3所述基材片层经过步骤S2得到的超材料片层的侧视图；

图5是图4所示超材料片层的俯视图；

图6是图4、图5所示超材料片层经过步骤S3后的侧视图；

图7是图6所示锯齿形超材料片层的俯视图；

图8是多个图7所示锯齿形超材料片层堆叠的侧视图；

图9是图8所示多个锯齿形超材料片层结合到一起所构成的高强度超材料的侧视图；

图10是图9所示高强度超材料的立体结构图。

图11为本发明的高强度超材料另一实施例的横截面示意图；

图12是本发明的高强度超材料又一实施例的横截面示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种高强度超材料，包括基材和附着在基材上的人造微结构。

现有的基材通常选用介电常数和磁导率接近于空气的材料，例如塑料、陶瓷等。本发明优选热塑性塑料材料，并利用其受热可变形的能力，来形成具有特殊横截面结构的基材。