专利名称：一种高磁导率的超材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种人工电磁材料，更具体地说，涉及一种高磁导率的超材料。
背景技术：
超材料是一种能够对电磁波产生响应的新型人工合成材料，由基板和附着在基板上的人造微结构组成。人造微结构是由金属线组成的具有一定几何图案的平面或立体结构，例如组成圆环形、工字形的金属线等。通过对人造微结构的有序排列和尺寸、形状的变化，可以改变超材料空间中每点的相对介电常数和磁导率，从而可以有效控制电磁波的传播特性。磁导率是表征磁介质磁性的物理量，常用符号μ表示，μ等于磁介质中磁感应强度B与磁场强度H之比。自然界的物质的磁导率一般为I。在某些应用中，可能要求具有较大磁导率的材料,而现有的材料达不到这种要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术中的上述不能提供高磁导率材料的缺陷，设计新的人造微结构从而实现一种高磁导率的超材料。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该材料包括至少一个材料片层，每个材料片层包括两块基板和夹在所述两块基板中间的人造微结构，所述两块基板虚拟地划分为多个阵列排布的基板单元对，每个基板单元对中间附着有一个人造微结构，所述两块基板的其中一块基板的外表面上部分或整体镀有金属层。在本发明的优选实施方式中，所述人造微结构包括共交点的四个支路，任一所述支路的一端与所述交点相连，另一端为自由端，所述支路包括至少一个弯折部，任一所述支路以所述交点为旋转中心依次顺时针旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重
口 ο在本发明的优选实施方式中，所述人造微结构的弯折部为直角、圆角或者尖角。在本发明的优选实施方式中，所述人造微结构的任一所述支路的自由端连接有一线段。在本发明的优选实施方式中，所述人造微结构支路的自由端与所述线段的中点相连。在本发明的优选实施方式中，所述金属层的材质为铜或者银。在本发明的优选实施方式中，所述人造微结构由铜线或银线制成。在本发明的优选实施方式中，所述基板为陶瓷材料。在本发明的优选实施方式中，所述基板为聚四氟乙烯。在本发明的优选实施方式中，所述基板为铁电材料、铁氧材料、铁磁材料或者FR-4。实施本发明的高磁导率的超材料，具有以下有益效果本发明能够提供较高磁导率的超材料，能够应用在对磁导率有特殊要求的场合。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图I是本发明的高磁导率的超材料的人造微结构的结构示意图；图2、图3以及图4为本发明的闻磁导率的超材料的结构不意图；图5是现有的一种超材料的结构示意图；图6是图5所示超材料的磁导率特性曲线；图7是本发明图2、图3及图4所示的超材料的磁导率特性曲线；图8至图12是本发明的人造微结构可能的几种结构。
具体实施例方式本实施例提供一种高磁导率的超材料，该材料包括至少一个材料片层，如图2、图3所示，每个材料片层包括两块基板和夹在所述两块基材中间的人造微结构3，所选取作为基板的材料包括陶瓷材料、聚四氟乙烯、铁氧材料、铁磁材料、FR-4，优选的选取陶瓷材料，所述两块基板虚拟地划分为多个阵列排布的基板单元对，每个基板单元对中间附着有一个人造微结构，除此之外基板I和基板2中的其中一块基板的外表面上镀有金属层，当选择在基板I上镀金属层时，如图3所示，所镀金属层4在基板I的上表面，当选择在基板2上镀金属层时，如图4所示，即金属层4在基板2的下表面，也即是在与人造微结构的对立面上镀金属。这里的金属层的材质通常为铜或者银，厚度在O. 005 O. 05mm之间，优选O. 018_。人造微结构如图I所示，包括共交点的四个支路，任一支路的一端与所述交点相连，另一端为自由端，任一支路以所述交点为旋转中心依次顺时针旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重合，最简单的情况即“十”字形人造微结构。优选地，本实施例中，各支路上设置有弯折部，图中为6个弯折部，弯折部为直角，每个支路的自由端还可连接一线段，优选自由端与线段的中点相连。对具有上述人造微结构的超材料进行仿真，仿真参数包括人造微结构的各部分尺寸如图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，人造微结构选用铜线，厚度为O. 018mm ;基板为FR-4材料，厚度为O. 04臟，人造微结构在基板上以行间距2. 2mm的行间距和2. 2mm的列间距成阵列排布，每个超材料片层的两基板之间间距为O. 018mm。在这样的仿真条件下，得到的磁导率特性曲线如图7所示，由磁导率特性曲线图可以看出，除了谐振频率附近约I. 6 2. 2GHz的频带之外的区域，随着频率的改变，本发明提供的超材料的磁导率基本控制在6左右，明显大于常规自然界材料的磁导率(一般为I)，不仅如此，与现有的一些超材料相比，本发明的超材料也具有一定的优势。已有的超材料采用单基板结构组成的超材料如图5所示，图6为图5所示超材料磁导率特性曲线，由图6可以看出，根据现有设计的超材料，除了谐振频率附近约13. 8 17GHz的频带之外的区域，其磁导率都约为I。本发明提供了较自然界更高磁导率的材料，在对于需要对磁导率有特殊要求的场合，本发明提供的超材料可以应用其中，解决了现有材料磁导率低导致无法制造磁导率特殊要求的产品的技术问题。当然，除了图2、图3、图4所示实施例以外，本发明的人造微结构还可以有多种变形，如图8至12所示，弯折部可以为圆角或者尖角，自由端可以连接线段也可以不连接线段，图8至12为人造微结构的简化，实际上，图8至12中的结构都具有一定的览度。上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可对人造微结构做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
权利要求
1.一种高磁导率的超材料，其特征在于，该材料包括至少一个材料片层，每个材料片层包括两块基材和夹在所述两块基材中间的人造微结构，所述两块基板虚拟地划分为多个阵列排布的基板单元对，每个基板单元对中间附着有一个人造微结构，所述两块基板的其中一块基板的外表面上部分或整体镀有金属层。
2.根据权利要求I所述的高磁导率的超材料，其特征在于，所述人造微结构包括共交点的四个支路，任一所述支路的一端与所述交点相连，另一端为自由端，所述支路包括至少一个弯折部，任一所述支路以所述交点为旋转中心依次顺时针旋转90度、180度和270度后分别与其他三个支路重合。
3.根据权利要求2所述的高磁导率的超材料，其特征在于，所述人造微结构的弯折部为直角、圆角或者尖角。
4.根据权利要求2所述的高磁导率的超材料，其特征在于，所述人造微结构的任一所述支路的自由端连接有一线段。
5.根据权利要求4所述的高磁导率的超材料，其特征在于，所述人造微结构支路的自由端与所述线段的中点相连。
6.根据权利要求I所述的高磁导率的超材料，其特征在于，所述金属层的材质为铜或银。
7.根据权利要求I所述的高磁导率的超材料，其特征在于，所述人造微结构由铜线或银线制成。
8.根据权利要求I至7任一所述的高磁导率的超材料，其特征在于，所述基板为陶瓷材料。
9.根据权利要求I至7任一所述的高磁导率的超材料，其特征在于，所述基板为聚四氟乙烯。
10.根据权利要求I至7任一所述的高磁导率的超材料，其特征在于，所述基板为铁氧材料、铁磁材料或者FR-4。
全文摘要
本发明涉及一种高磁导率的超材料，该材料包括至少一个材料片层，每个材料片层包括两块基板和夹在所述两块基板中间的人造微结构，所述两块基板虚拟地划分为多个阵列排布的基板单元对，每个基板单元对中间附着一个人造微结构，取两块基板的其中一块基板，在与人造微结构相对的面上镀上金属层，由于该材料特殊的结构设计，使得此种材料具有较高的磁导率，能够应用在对磁导率要求比较高的领域。
文档编号H01Q15/00GK102956978SQ201110239978
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者刘若鹏, 栾琳, 寇超锋 申请人:深圳光启高等理工研究院, 深圳光启创新技术有限公司