专利名称：由树枝状结构单元构成的左手材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种左手材料，特别涉及一种由树枝状结构单元构成的左手材料。
背景技术：
左手材料(left-handed metamaterials)是一种人工周期复合结构材料，其在一定频 率范围内介电常数和磁导率实部同时为负值。当电磁波在材料内部传播时，相速度与能流方 向反向，电场、磁场和波矢方向服从左手定则。由于左手材料这种反常的物理特性表现出许 多奇异的光学和电磁学性能，如负折射率，完美透镜效应，反常D叩pler效应、反常Cherenkov 效应等。因此对研制超分辨光学仪器，探测器，隐身材料，微波器件等方面有着重要应用价 值。目前左手材料的制备多采用复合金属丝阵列和开口谐振环阵列来分别实现负介电常数和 负磁导率。然而两种结构的复合对制备工艺提出了更高的要求，如开口谐振环阵列和金属杆 阵列必需严格对齐，复合结构必须采用多层结构等。由于制备高频甚至到红外及可见光频段， 所需谐振单元尺寸达到了纳米级别，传统的物理刻蚀工艺已经很难制备这样复杂多层结构的 左手材料。而且，由于开口谐振环和金属丝单元结构自身谐振模式的特殊性，需要外界电磁 场以特定的偏极化方向入射激励，才能产生左手效应，这也对实际应用带来许多局限。树枝状结构是一种高度对称的分形结构，其物理模型可以用DLA模型或自仿射分形模型 来描述。在电化学或高分子化学领域，纳米尺度树枝状结构材料的制备技术已经十分成熟。 利用树枝状结构作为左手材料的单元模型，对于实现红外或可见光全向左手材料有重要的意 义。发明内容本发明的目的是提供一种由树枝状结构单元构成的左手材料。其结构单元为金属 树枝状结构。通过结构参数设计，使金属树枝的电谐振和磁谐振位于同一频段，从而实现左 手行为。由于本发明中左手材料的单元仅为单一的树枝结构，因而加工工艺十分简便；树枝 结构的高度对称性使其能适应多角度入射的微波，大大拓宽了左手材料的应用领域；而且也 对以化学方法制备红外或可见光波段的树枝状左手材料给予了重要借鉴及理论支持。
图1 树枝状结构单元的左手材料图2 实施例一树枝状左手材料结构示意3 实施例一树枝状左手材料微波透射图 图4 实施例二树枝状左手材料结构示意图 图5 实施例三树枝状左手材料结构示意图 图6 实施例四树枝状左手材料块材结构示意图具体实施方式
采用电路板刻蚀技术，在厚度为0.8 2rnm的环氧酚醛玻璃纤维PCB基板某 一面上刻蚀出金属树枝状结构单元阵列，单元间隔d=5 15mm。树枝的从中心向外围的各 级分支长度分别为一级分支长度h二0.5 2.5mm， 二级分支长度l2 = 0.5 2mm，三级分支长 度l3二0.5 lmm，相临两个一级分支间夹角为e=20° 75°，相临两个二级分支间夹角为62 =20°~75°，相临两个三级分支间夹角为03 = 2O° 75。，线宽为0.1~2mm。按实际需求将刻 蚀后的PCB版切块，制得单层树枝状左手材料。若将多片单层树枝状左手材料按等间距2 10mm排列，即得到块状树枝状左手材料。本发明的实现过程和材料的性能由实施例和
-实施例一 采用电路板刻蚀技术，在厚度为0.8mm的环氧酚醛玻璃纤维PCB基板的一面上刻蚀出 金属树枝状结构单元阵列，单元间隔d=9mm。树枝的从中心向外围的各级分支长度分别为 一级分支长度l,^2mm， 二级分支长度l2二0.9ram,三级分支长度l3 = 0.9mm，相临两个一级分支间夹角为e=45°，相临两个二级分支间夹角为e=45°，相临两个三级分支间夹角为e=45°，线宽为1.5mm。将刻蚀后的PCB板切成大小为65mmX65mm，制得单层树枝状左手材 料如附图2所示。单层树枝状左手材料的微波透射曲线如附图3所示。实施例二采用电路板刻蚀技术，在厚度为1mm的环氧酚醛玻璃纤维PCB基板的一面上刻蚀出金 属树枝状结构单元阵列，单元间隔d=6mm。树枝的从中心向外围的各级分支长度分别为一 级分支长度h二1.5mm， 二级分支长度l2=0.8mm，三级分支长度l3 = 0.5mm，相临两个一级分支间夹角为e=60°，相临两个二级分支间夹角为e=58°，相临两个三级分支间夹角为e=57°，线宽为lmm。将刻蚀后的PCB板切成大小为30mmX30mm，制得单层树枝状左手材料 如附图4所示。实施例三采用电路板刻蚀技术，在厚度为1.5mm的环氧酚醛玻璃纤维PCB基板的一面上刻蚀出 金属树枝状结构单元阵列，单元间隔d^l5mm。树枝的从中心向外围的各级分支长度分别为 一级分支长度h二2.5mm， 二级分支长度l2==2mm，三级分支长度13 = lmm，相临两个一级分支间夹角为e=72°，相临两个二级分支间夹角为e二53。，相临两个三级分支间夹角为e=50°，线宽为2mm。将刻蚀后的PCB板切成大小为100mmX100mm，制得单层树枝状左手材料如 附图5所示。实施例四采用电路板刻蚀技术，在厚度为2.5mm的环氧酚醛玻璃纤维PCB基板的一面上刻蚀出 金属树枝状结构单元阵列，单元间隔d=5mm。树枝的从中心向外围的各级分支长度分别为 一级分支长度h^0.5mm， 二级分支长度I2=0.5mm，三级分支长度I3 = 0.5mm，相临两个一级分支间夹角为e=36°，相临两个二级分支间夹角为e=25°，相临两个三级分支间夹角为e=40°，线宽为0.3mm。将刻蚀后的PCB板切成大小为30mmX20mm，制得单层树枝状左手 材料，将6片单层左手材料热压成树枝状左手材料块材，如附图6所示。以上所述，仅为本发明的优选实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，即大凡 依本发明权利要求及发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利覆 盖的范围内。
权利要求
1.由树枝状结构单元构成的左手材料，其结构单元为金属树枝状结构，基板为环氧酚醛玻璃纤维PCB基板，其主要特征是仅需在PCB基板的单面刻蚀由一种树枝结构单元组成的阵列。
2. 如权利要求1所述的由树枝状结构单元构成的左手材料，其特征是金属树枝状结构单元 阵列的单元间隔d = 5 15mm，树枝从中心向外围的各级分支长度分别为一级分支长度h 二0.5 2.5mm， 二级分支长度l2 = 0.5 2mm，三级分支长度l3 = 0.5 lmm，相临两个一 级分支间夹角为e!二20。 75。，相临两个二级分支间夹角为e2 = 20° 75°，相临两个三级 分支间夹角为e3 = 20° 75°，线宽为0.1 2mm。
3. 如权利要求1所述的由树枝状结构单元构成的左手材料的制备，工艺过程可以分成以下两种(1) 使用单层单面覆铜PCB基板刻蚀，制备单层树枝状左手材料；(2) 使用多片相同尺寸的单层树枝状左手材料经过热压处理，制成多层树枝状左手材料块 材。
全文摘要
本发明涉及一种左手材料，特别涉及一种由树枝状结构单元构成的左手材料。与以往左手材料相比，本发明所述的由树枝状结构单元构成的左手材料仅需要一种结构单元，即树枝状结构单元。通过调节树枝状结构的几何参数，使得材料在微波频段内同时实现负介电常数及负磁导率。同时树枝结构的高度对称性使其能适应多角度入射的微波，大大拓宽了左手材料的应用领域；而且也对以化学方法制备红外或可见光波段的树枝状左手材料给予了重要借鉴及理论支持。
文档编号H01P7/00GK101325274SQ200710018058
公开日2008年12月17日 申请日期2007年6月15日 优先权日2007年6月15日
发明者欣 周, 赵晓鹏 申请人:西北工业大学