[发明专利]一种超材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明一种超材料及其制备方法。

背景技术

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。之后他们又通过在印刷电路板(PCB)上制作金属线和SRR复合结构实现了二维的双负材料。

超材料作为一种复合材料，可以通过在多种传统材料的表面加工出特殊的金属微结构加以实现所需的电气及信号性能。比如通过表面覆铜的方法而在基材表面形成金属微结构。目前超材料的表面覆铜方法主要有以下几种：一种是电镀的方式，成本高，废水废液多，具有较高的污染，电镀线占地面积大；另一种是真空压机压合方式，该方式操作复杂，真空压机设备占地面积大，压合时间长，生产效率低；还有一种是采用两步法加工，即先将热熔胶涂覆在基材上，然后再将铜箔通过热熔胶与基材粘结在一起，此方法的加工流程较长；还有一种是使用热辊机进行聚苯乙烯（PS）表面覆铜。其中，采用热辊机覆铜的效率最高，投资小，且更加环保。

采用热辊机覆铜主要有以下两种：一种是采用基材、热熔胶、铜箔三种材料一次叠好后一次热辊压合，该方法虽可以提供部分生产效率，但是却由于三种材料在叠合时的气体无法全部排出以及它们自身的膨胀系数相差较大，不可避免的产生铜箔起皱现象，成品率降低；另一种是通过改良热辊机，通过增加辊轮数量的方式一次压合成型，此方法虽然可以减少起皱数量，但是随着加工数量的增加，各个辊轮的温度较高，散热效果受到影响，同时它也无法避免三种材料在叠合时的气体无法全部排出的影响，起皱板件仍然很多，成品率提高有限。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种超材料及其制备方法，能够有效解决超材料的金属薄片起皱现象，提高成品率和生产效率。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超材料的制备方法，包括：在作为金属微结构层的金属薄片上设置粘接层；将热塑性基材或热固性基材贴覆在所述粘接层上；压合使所述热塑性基材或热固性基材与所述金属薄片贴合在一起。

其中，所述压合步骤之后还包括：采用光刻或蚀刻的方式在所述金属薄片上形成金属微结构层。

其中，所述热塑性基材为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的任意一种或两种以上的混合物，所述热固性基材为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂中的任意一种或两种以上的混合物。

其中，所述粘接层的材料为可热固化的树脂材料或者热塑性聚氨酯（TPU）、聚氨基甲酸酯（PU）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）中的任意一种或两种以上的混合，其中，所述树脂材料包括环氧树脂、聚酰胺酸或氰酸酯。

其中，所述压合为采用热辊机压合。

其中，所述采用热辊机压合时热辊机的参数设置为：辊轮温度为80-130℃，热压压力为1-6kg/cm²，辊轮速度为0.1-1.5m/min。

其中，所述热辊机的辊轮是单组或多组，当所述辊轮为多组时，所述辊轮温度由第一组到最后一组呈逐渐降温分布，各组辊轮速度相同。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种超材料，包括依序压合的基材、粘接层以及作为金属微结构层的金属薄片，所述基材是热塑性基材或热固性基材，所述粘结层预先与金属薄片粘结，再与所述基材压合。

其中，所述热塑性基材为聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)中的任意一种或两种以上的混合物，所述热固性基材为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂中的任意一种或两种以上的混合物。

其中，所述粘接层的材料为可热固化的树脂材料或者热塑性聚氨酯（TPU）、聚氨基甲酸酯（PU）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）中的任意一种或两种以上的混合，其中，所述树脂材料包括环氧树脂、聚酰胺酸或氰酸酯。

本发明的有益效果是：本发明通过先在金属薄片上设置粘接层，设置粘接层的金属薄片变厚，不易变形，再与基材贴合时能更好的排出气体进而有效解决金属薄片起皱现象，提高成品率；能实现连续生产，减少异物杂质，加工流程短，提高生产效率。

附图说明