[发明专利]一种负磁导率超材料

说明书

技术领域

本发明涉及超材料领域，具体地涉及一种负磁导率超材料。

背景技术

目前，国际社会对磁导率方面已有大量的研究，其中对于正磁导率的研究已经趋于成熟，对于负磁导率超材料的研究是现在国内外研究的热点，负磁导率具有量子极化作用，可以对入射波产生极化作用，因此作用范围很大，如在医学成像领域中的磁共振成像技术，负磁导率材料能够加强电磁波的成像效果，另外负磁导率材料在透镜研究方面亦有重要作用，在工程领域，磁导率通常都是指相对磁导率，为物质的绝对磁导率μ与磁性常数μ₀(又称真空磁导率)的比值，μ_r＝μ/μ₀，无量纲值。通常“相对”二字及符号下标r都被省去。磁导率是表示物质受到磁化场H作用时，内部的真磁场相对于H的增加(μ＞1)或减少(μ＜1)的程度。至今发现的自然界已存在的材料中，μ都是大于0的。

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。目前，现有的人造微结构的几何形状为“工”字形或者如图1所示的类似“凹”字形的开口环形，但这些结构都不能实现磁导率μ明显小于0或使超材料的谐振频率显著降低，只有通过设计具有特殊几何图形的人造微结构，配以特殊设计的基板和封装，才能使得该人工电磁材料在特定频段内达到磁导率μ值小于0，并具有较低的谐振频率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种特殊设计的超材料，在实现超材料磁导率为负的同时，大大降低超材料的谐振频率。

本发明实现发明目的采用的技术方案是，提供一种负磁导率超材料，包括至少两层具有负磁导率的超材料层，所述超材料层包括基板以及周期性阵列排布在基板上的多个人造微结构组成第一人造微结构层，所述超材料还包括一埋容材料层，所述埋容材料层的两侧面分别设置有多个人造微结构阵列排布的第二人造微结构层，两层所述第二人造微结构层分别与所述超材料层通过半固化片粘结层叠。

优选地，所述基板为有机高分子基板或陶瓷基板。

优选地，所述人造微结构为开口谐振环结构或开口谐振环衍生结构的磁性微结构。

优选地，所述埋容材料的介质层厚度为0.005-0.020mm。

优选地，所述埋容材料的介电常数为14-20。

优选地，所述埋容材料的介电损耗为0.003-0.009。

优选地，所述半固化片的厚度为0.130-0.145mm。

优选地，所述半固化片的介电常数为7-9。

优选地，所述半固化片的介电损耗为0.0030-0.0050mm。

优选地，所述半固化片为FR-4等级的半固化片。

本发明的有益效果在于，将埋容材料嵌入超材料，降低了超材料的厚度，增大了超材料的介电常数，大大降低了超材料磁导率为负的谐振频率。

附图说明

图1是本发明一优选实施例超材料结构示意图；

图2是本发明又一优选实施例超材料结构示意图；

图3是开口谐振环结构示意图；

图4是本发明一优选实施例超材料人造微结构示意图；

图5是本发明一优选实施例超材料磁导率仿真效果图；

图中，1第一人造微结构层，2第二人造微结构层，3基板，4半固化片，5埋容材料层。

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。

本发明提供一种负磁导率超材料，参见图1，本发明一优选实施例超材料结构示意图，由图可知，此实施方式中，包括两层具有负磁导率的超材料层，超材料层包括基板3以及周期性阵列排布在基板3上的多个人造微结构组成第一人造微结构层1，超材料还包括一埋容材料层，埋容材料层的两侧面分别设置有多个人造微结构阵列排布的第二人造微结构层2，两层第二人造微结构层2分别与超材料层通过半固化片4粘结层叠。

制造人造微结构可以采用蚀刻、电镀、钻刻、光刻、电子刻或离子刻的方法，本发明采用蚀刻的方法。如图2本发明又一优选实施例超材料结构示意图所示，本发明还可以有另一种实施方式，包括埋容材料层5及阵列排布在埋容材料5两侧面的第二人造微结构层2，两层第二人造微结构层2分别与超材料层通过半固化片4粘结层叠。