專利名稱：一種高磁導率的超材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種人工電磁材料，更具體地說，涉及一種高磁導率的超材料。
背景技術：
超材料是一種能夠對電磁波產生響應的新型人工合成材料，由基板和附著在基板上的人造微結構組成。人造微結構是由金屬線組成的具有一定幾何圖案的平面或立體結構，例如組成圓環(huán)形、工字形的金屬線等。通過對人造微結構的有序排列和尺寸、形狀的變化，可以改變超材料空間中每點的相對介電常數(shù)和磁導率，從而可以有效控制電磁波的傳播特性。磁導率是表征磁介質磁性的物理量，常用符號μ表示，μ等于磁介質中磁感應強度B與磁場強度H之比。自然界的物質的磁導率一般為I。在某些應用中，可能要求具有較大磁導率的材料,而現(xiàn)有的材料達不到這種要求。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是，針對現(xiàn)有技術中的上述不能提供高磁導率材料的缺陷，設計新的人造微結構從而實現(xiàn)一種高磁導率的超材料。本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是該材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括兩塊基板和夾在所述兩塊基板中間的人造微結構，所述兩塊基板虛擬地劃分為多個陣列排布的基板單元對，每個基板單元對中間附著有一個人造微結構，所述兩塊基板的其中一塊基板的外表面上部分或整體鍍有金屬層。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構包括共交點的四個支路，任一所述支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，所述支路包括至少一個彎折部，任一所述支路以所述交點為旋轉中心依次順時針旋轉90度、180度和270度后分別與其他三個支路重
口 ο在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構的彎折部為直角、圓角或者尖角。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構的任一所述支路的自由端連接有一線段。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構支路的自由端與所述線段的中點相連。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述金屬層的材質為銅或者銀。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述人造微結構由銅線或銀線制成。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板為陶瓷材料。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板為聚四氟乙烯。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，所述基板為鐵電材料、鐵氧材料、鐵磁材料或者FR-4。實施本發(fā)明的高磁導率的超材料，具有以下有益效果本發(fā)明能夠提供較高磁導率的超材料，能夠應用在對磁導率有特殊要求的場合。


下面將結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖I是本發(fā)明的高磁導率的超材料的人造微結構的結構示意圖；圖2、圖3以及圖4為本發(fā)明的聞磁導率的超材料的結構不意圖；圖5是現(xiàn)有的一種超材料的結構示意圖；圖6是圖5所示超材料的磁導率特性曲線；圖7是本發(fā)明圖2、圖3及圖4所示的超材料的磁導率特性曲線；圖8至圖12是本發(fā)明的人造微結構可能的幾種結構。
具體實施例方式本實施例提供一種高磁導率的超材料，該材料包括至少一個材料片層，如圖2、圖3所示，每個材料片層包括兩塊基板和夾在所述兩塊基材中間的人造微結構3，所選取作為基板的材料包括陶瓷材料、聚四氟乙烯、鐵氧材料、鐵磁材料、FR-4，優(yōu)選的選取陶瓷材料，所述兩塊基板虛擬地劃分為多個陣列排布的基板單元對，每個基板單元對中間附著有一個人造微結構，除此之外基板I和基板2中的其中一塊基板的外表面上鍍有金屬層，當選擇在基板I上鍍金屬層時，如圖3所示，所鍍金屬層4在基板I的上表面，當選擇在基板2上鍍金屬層時，如圖4所示，即金屬層4在基板2的下表面，也即是在與人造微結構的對立面上鍍金屬。這里的金屬層的材質通常為銅或者銀，厚度在O. 005 O. 05mm之間，優(yōu)選O. 018_。人造微結構如圖I所示，包括共交點的四個支路，任一支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，任一支路以所述交點為旋轉中心依次順時針旋轉90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合，最簡單的情況即“十”字形人造微結構。優(yōu)選地，本實施例中，各支路上設置有彎折部，圖中為6個彎折部，彎折部為直角，每個支路的自由端還可連接一線段，優(yōu)選自由端與線段的中點相連。對具有上述人造微結構的超材料進行仿真，仿真參數(shù)包括人造微結構的各部分尺寸如圖I所示，dl = I. 6毫米、d2 = O. 7毫米、d3 = I毫米、d4 = O. 4毫米、el = e2 =e3 = O. I毫米、e4 = O. 2毫米，人造微結構選用銅線，厚度為O. 018mm ;基板為FR-4材料，厚度為O. 04臟，人造微結構在基板上以行間距2. 2mm的行間距和2. 2mm的列間距成陣列排布，每個超材料片層的兩基板之間間距為O. 018mm。在這樣的仿真條件下，得到的磁導率特性曲線如圖7所示，由磁導率特性曲線圖可以看出，除了諧振頻率附近約I. 6 2. 2GHz的頻帶之外的區(qū)域，隨著頻率的改變，本發(fā)明提供的超材料的磁導率基本控制在6左右，明顯大于常規(guī)自然界材料的磁導率(一般為I)，不僅如此，與現(xiàn)有的一些超材料相比，本發(fā)明的超材料也具有一定的優(yōu)勢。已有的超材料采用單基板結構組成的超材料如圖5所示，圖6為圖5所示超材料磁導率特性曲線，由圖6可以看出，根據現(xiàn)有設計的超材料，除了諧振頻率附近約13. 8 17GHz的頻帶之外的區(qū)域，其磁導率都約為I。本發(fā)明提供了較自然界更高磁導率的材料，在對于需要對磁導率有特殊要求的場合，本發(fā)明提供的超材料可以應用其中，解決了現(xiàn)有材料磁導率低導致無法制造磁導率特殊要求的產品的技術問題。當然，除了圖2、圖3、圖4所示實施例以外，本發(fā)明的人造微結構還可以有多種變形，如圖8至12所示，彎折部可以為圓角或者尖角，自由端可以連接線段也可以不連接線段，圖8至12為人造微結構的簡化，實際上，圖8至12中的結構都具有一定的覽度。上面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可對人造微結構做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內。
權利要求
1.一種高磁導率的超材料，其特征在于，該材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括兩塊基材和夾在所述兩塊基材中間的人造微結構，所述兩塊基板虛擬地劃分為多個陣列排布的基板單元對，每個基板單元對中間附著有一個人造微結構，所述兩塊基板的其中一塊基板的外表面上部分或整體鍍有金屬層。
2.根據權利要求I所述的高磁導率的超材料，其特征在于，所述人造微結構包括共交點的四個支路，任一所述支路的一端與所述交點相連，另一端為自由端，所述支路包括至少一個彎折部，任一所述支路以所述交點為旋轉中心依次順時針旋轉90度、180度和270度后分別與其他三個支路重合。
3.根據權利要求2所述的高磁導率的超材料，其特征在于，所述人造微結構的彎折部為直角、圓角或者尖角。
4.根據權利要求2所述的高磁導率的超材料，其特征在于，所述人造微結構的任一所述支路的自由端連接有一線段。
5.根據權利要求4所述的高磁導率的超材料，其特征在于，所述人造微結構支路的自由端與所述線段的中點相連。
6.根據權利要求I所述的高磁導率的超材料，其特征在于，所述金屬層的材質為銅或銀。
7.根據權利要求I所述的高磁導率的超材料，其特征在于，所述人造微結構由銅線或銀線制成。
8.根據權利要求I至7任一所述的高磁導率的超材料，其特征在于，所述基板為陶瓷材料。
9.根據權利要求I至7任一所述的高磁導率的超材料，其特征在于，所述基板為聚四氟乙烯。
10.根據權利要求I至7任一所述的高磁導率的超材料，其特征在于，所述基板為鐵氧材料、鐵磁材料或者FR-4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高磁導率的超材料，該材料包括至少一個材料片層，每個材料片層包括兩塊基板和夾在所述兩塊基板中間的人造微結構，所述兩塊基板虛擬地劃分為多個陣列排布的基板單元對，每個基板單元對中間附著一個人造微結構，取兩塊基板的其中一塊基板，在與人造微結構相對的面上鍍上金屬層，由于該材料特殊的結構設計，使得此種材料具有較高的磁導率，能夠應用在對磁導率要求比較高的領域。
文檔編號H01Q15/00GK102956978SQ201110239978
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權日2011年8月19日
發(fā)明者劉若鵬, 欒琳, 寇超鋒 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創(chuàng)新技術有限公司