[发明专利]人工微结构材料自由移植方法

说明书

人工微结构材料自由移植方法，属于人工微结构材料技术领域。解决了现有技术难以直接制备出大尺寸外形复杂的人工微结构材料的问题。该方法先采用电磁学仿真软件建立人工微结构材料的物理模型，然后将电磁学仿真软件的背景折射率修改为待使用的粘性溶剂的折射率，优化结构参数，在基底上制备人工微结构材料后，再将制备的人工微结构材料从基底上剥离，超声粉碎，碎片与粘性溶剂进行物理混合，得到涂料，最后将涂料刷涂、喷涂或热压在目标面上，自然固化，得到覆载在目标面上的人工微结构材料。该方法不仅能够制备大尺寸外形复杂的人工微结构材料，且制备的人工微结构材料能够保留其物理特性，能够应用于民生及国防等多个领域。

技术领域

本发明属于人工微结构材料技术领域，具体涉及一种人工微结构材料自由移植方法。

背景技术

人工微结构材料，如超材料、光子晶体等，是具有亚波长尺寸的微结构。通过在材料的关键物理尺寸、结构上的有序设计，可以使材料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，如表面等离子体共振效应、负折射率、负磁导率、逆多普勒效应等。由于人工微结构材料具有以上特性，目前已经成为当今国内外多个基础学科的研究热点，在民生及国防领域都具有巨大的应用潜力。

人工微结构材料多为三维交叉结构，结构内部又存在不同介质或金属嵌入等情况，因此在制作中存在难以组合、嵌入、曲面化的技术问题。现有技术中，人工微结构材料的制备方法主要有光刻、纳米压印、物理气相沉积等，但是这些技术工艺尚难以直接制备出大尺寸外形复杂的人工微结构材料(本发明的大尺寸指比人工微结构材料单元周期的长度大4个数量级以上的尺寸)，从而使很多人工微结构材料的构想暂时只能停留在实验室或概念品阶段。即现有技术中，经常出现人工微结构材料的单元结构已知(物理模型已知)，目标物理性质可测，但具体应用存在困难的现象。因为现有技术中的制备方法只可以制备出人工微结构材料的小尺寸样品，具体尺寸范围受制备设备本身的限制，如物理气相沉积法制备纳米结构周期阵列时，常规制备设备只能制备出平板阵列，在保证周期结构不被破坏的前提下，平板阵列的尺寸无法突破m级。现有技术中，还没有能够制备大尺寸外形复杂的人工微结构材料的方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中人工微结构材料的制备方法难以直接制备出大尺寸外形复杂的人工微结构材料的技术问题，提供一种人工微结构材料自由移植方法。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。

人工微结构材料自由移植方法，包括以下步骤：

步骤一、采用电磁学仿真软件建立人工微结构材料的物理模型，将电磁学仿真软件的背景折射率修改为待使用的粘性溶剂的折射率，优化结构参数；

步骤二、在基底上制备步骤一中优化结构参数后的人工微结构材料；

步骤三、将步骤二制备的人工微结构材料从基底上剥离，然后进行超声粉碎，得到碎片，碎片的颗粒度比优化结构参数后的人工微结构材料周期单元的长度大2-4个数量级；

步骤四、将碎片与粘性溶剂进行物理混合，得到涂料，涂料中碎片的质量百分数为40-90％；

步骤五、将涂料刷涂、喷涂或热压在目标面上，自然固化，涂料在目标面上形成涂层，得到覆载在目标面上的人工微结构材料。

进一步的，步骤一与步骤四中，所述的粘性溶剂为光学环氧胶。

进一步的，步骤一中，所述电磁学仿真软件为CST或者FDTD Solutions。

进一步的，步骤一中，所述采用电磁学仿真软件建立人工微结构材料的物理模型的过程是：首先构建人工微结构材料的单元模型，单元模型建立后，利用电磁学仿真软件自带的Model工具建立人工微结构材料的周期阵列，然后在x，y，z三个空间尺度上构建空间周期阵列。